T.C. SELÇUK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

Transkript

1 T.C. SELÇUK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ YENĠ KĠRAL β-hġdroksġ AMĠN VE KALĠKS[4]AREN TÜREVLERĠNĠN SENTEZĠ, ENANTĠYOMERLERĠN TANINMASINDA KULLANILMASI Selahattin BOZKURT DOKTORA TEZĠ Kimya Anabilim Dalı Ekim-2011 KONYA Her Hakkı Saklıdır

2

3

4 ÖZET DOKTORA TEZĠ YENĠ KĠRAL β-hġdroksġ AMĠN VE KALĠKS[4]AREN TÜREVLERĠNĠN SENTEZĠ, ENANTĠYOMERLERĠN TANINMASINDA KULLANILMASI Selahattin BOZKURT Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı DanıĢman: Prof. Dr. Mustafa YILMAZ Prof. Dr. Abdulkadir SIRIT 2011, 203 Sayfa Jüri Prof.Dr. Mustafa YILMAZ Prof.Dr. Abdulkadir SIRIT Prof.Dr. Ayhan S. DEMĠR Prof.Dr. Mehmet SEZGĠN Doç.Dr. Ahmet KOÇAK Bu çalıģmada, çeģitli kiral ve akiral amin türevleri ile (R)-( )-N-(2,3- epoksipropil)ftalimid (3) bileģiğinin reaksiyonu sonucunda % verimle yedi farklı optikçe aktif amino alkol türevi sentezlendi. Bu optikçe aktif amino alkol türevlerinin (8 11) rasemik yapıdaki karboksilik asitlere karģı enantiyomerik tanıma özellikleri 1 H NMR spektroskopisi kullanılarak araģtırıldı. Bu çalıģmada kullanılan kiral reseptörler arasında, en iyi kiral kaydırma reaktifinin amino alkol türevi 9 olduğu belirlendi. Ayrıca, kiral ftalimid türevleri hidrazin mono hidrat ile indirgenerek kiral primer amin bileģikleri (12 15 ve 22 24) hazırlandı. Bu primer amin türevleri ile 25,27- dietoksikarbonilmetoksi-26,28-dihidroksi-5,11,17,23-(tetra-ter)bütil-kaliks[4]aren (2) bileģiğinin reaksiyonu sonucunda yedi farklı yeni kiral amit kaliks[4]aren bileģiği (25 31) baģarıyla sentezlendi. Bazı amino asit metil ester tuzları ve mandelik asitin taģınması kiral kaliks[4]arenler (25 30) kullanılarak sıvı-sıvı membran sistemi ile çalıģıldı. Özellikle kaliks[4]aren türevi 25 in triptofan metilesterin taģınmasında, D enantiyomerini L enantiyomerine göre 3.29 kat daha fazla taģıma gösterdiği tespit edildi. Elde edilen sonuçlara göre enantiyoseçiciliğin ilk iki saat içinde artmasına rağmen bundan sonraki zamanda azaldığı gözlendi. Anahtar Kelimeler: β-hidroksi amin, kiral kaliks[4]aren, kiral tanınma, kiral taģıma, NMR titrasyonu, membran. iv

5 ABSTRACT Ph.D THESIS SYNTHESIS OF NOVEL CHIRAL β-hydroxy AMINE AND CALIX[4]ARENE DERIVATIVES AND THEIR USE IN DETERMINATION OF ENANTIOMERS Selahattin BOZKURT THE GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCE OF SELÇUK UNIVERSITY THE DEGREE OF DOCTOR OF PHILOSOPHY IN CHEMISTRY Advisor: Prof. Dr. Mustafa YILMAZ Prof. Dr. Abdulkadir SIRIT 2011, 203 Pages Jury Prof.Dr. Mustafa YILMAZ Prof.Dr. Abdulkadir SIRIT Prof.Dr. Ayhan S. DEMĠR Prof.Dr. Mehmet SEZGĠN Assoc.Prof.Dr. Ahmet KOÇAK In this study, seven optically active amino alcohol derivatives were synthesized via the ring opening of (R)-N-(2,3-epoxypropyl)phthalimide (3) with chiral and achiral amines in 56 93% yields. The enantioselective recognition properties of these receptors (8 11) towards the enantiomers of racemic carboxylic acids was examined by 1 H NMR spectroscopy. Among the chiral receptors used in this study, amino alcohol 9 was determined to be the best chiral shift reagent. In addition, chiral primary amine derivatives (12 15 and 22 24) were readily prepared by cleavage of chiral phthalimides with hydrazine hydrate by refluxing in ethanol. The synthesis of seven diamide derivatives of the p-tert-butylcalix[4]arenes (25 31) from the reaction of 5,11,17,23-tetra-tert-butyl-25,27- diethoxycarbonylmethoxy-26,28-dihydroxy calix[4]arene (2) with this primary amines was performed succesfully. The transport of amino acid derivatives (phenylglycine, phenylalanine and tryptophan methyl ester hydrochlorides) and mandelic acid were studied through a bulk liquid membrane in the presence of chiral calix[4]arene derivatives (25 30). It was found that compound 25 showed the best enantioselectivity for tryptophane metylester, affording a K D /K L value of According to the results, the enantioselectivity increased linearly during the first two hours, after which time a decrease in enantioselectivity was observed. Keywords: β-hydroxyamine, chiral calix[4]arene, chiral recognition, chiral transport, NMR titration, membrane. v

6 vi

7 ÖNSÖZ Bu çalıģma, Selçuk Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü Organik Kimya Anabilim Dalı Öğretim Üyelerinden Prof. Dr. Mustafa YILMAZ ile Selçuk Üniversitesi Ahmet KeleĢoğlu Eğitim Fakültesi Kimya Eğitimi Anabilim Dalı Öğretim Üyelerinden Prof. Dr. Abdulkadir SIRIT ın ortak danıģmanlığında hazırlanarak, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü ne Doktora Tezi olarak sunulmuģtur. Bu çalıģma Tübitak 109T167 proje nolu araģtırma projesinin bir kısmı olarak ve S. Ü. Bilimsel AraĢtırma Projeleri Koordinatörlüğü tarafından BAP nolu doktora tez projesi olarak mali olarak desteklenmiģtir. Doktora tez konusunun seçiminde, hazırlanmasında ve çalıģmamın her safhasında yardımlarını gördüğüm; beni bilgi ve önerileriyle yönlendiren, her zaman ve her konuda desteklerini arkamda hissettiğim, değerli danıģman hocalarım Sayın Prof. Dr. Mustafa YILMAZ Bey e ve Sayın Prof. Dr. Abdulkadir SIRIT Bey e, bana her konuda yol gösterdikleri için saygılarımı sunarım. Sizlerle çalıģmak bir ayrıcalıktır. Bu ayrıcalığı akademik hayatım boyunca büyük bir gururla taģıyacağım. Tez çalıģmalarım boyunca beni bilgileriyle yönlendiren Tez Ġzleme Komitesi üyeleri Sayın Prof. Dr. Ayhan S. DEMĠR Bey hocama ve akademik hayatımda bana her koģulda destek olan Sayın Prof. Dr. Mehmet SEZGĠN Bey hocama minnettarım. Tezimin hazırlanmasında ve çalıģma alanında yardım ve desteklerini gördüğüm ArĢ. Gör. Mustafa DURMAZ a, Uzman Serkan Erdemir e, ArĢ. Gör. Nevin NAZIROĞLU na, ayrıca hem Ahmet KeleĢoğlu Eğitim Fakültesi Kimya Eğitimi Bölümündeki hem de Fen Fakültesi Kimya Bölümündeki hocalarıma ve araģtırma görevlisi arkadaģlarıma teģekkürlerimi sunarım. Bu çalıģmayı maddi olarak destekleyen TÜBĠTAK a ve Selçuk Üniversitesi Bilimsel AraĢtırmalar Koordinatörlüğü ne teģekkür ederim. Akademik çalıģmalar esnasında bazen bir çıkmaza girersiniz. Hedeflediğiniz noktayı bir türlü bulamazsınız ve bunun nedenlerini bazen kendinizde aramaya ve kendi bilgi ve becerilerinizi sorgulamaya baģlarsınız. ĠĢte böyle anlarımda benim bu düģüncelerimin yanlıģ olduğu ifade eden ve bana en büyük manevi desteği veren Sevgili Babama, Anneme ve EĢime minnetimi anlatacak ifade bulamamaktayım. Ayrıca günlük hayatta yapmam gereken iģleri yapamadığım zaman bana büyük bir anlayıģ ve sabır gösteren EĢime Ģükranlarımı sunuyorum. Sevgili oğullarım biliyorum bazen sizinle ilgilenemedim. Umarım beni hep anlayıģla karģılarsınız. Bu aģamada kaybettiğim bana her zaman güvenen ve benden hiçbir zaman ve koģulda desteğini mahrum etmeyen Sevgili Babam; Seni anlatamam, Senin emeğini ifade edemem, Hakkını helal et. Bu çalıģmalarımla faydalı iģler yapmıģ olmak umuduyla Selahattin BOZKURT KONYA-2011 vii

8 ĠÇĠNDEKĠLER ÖZET... iv ABSTRACT... v ÖNSÖZ... vii ĠÇĠNDEKĠLER... viii SĠMGELER VE KISALTMALAR... x 1. GĠRĠġ Supramoleküler Kimya ve Kaliksarenlerin Önemi Supramoleküler kimyada birinci ve ikinci kuģak Supramoleküler kimyada kaliksarenlerin yeri Kaliksarenlerin tarihçesi ve sentezi Kaliksarenlerin adlandırılması Kaliksarenlerin fiziksel özellikleri Kaliksarenlerin konformasyonları Kaliksarenlerin fonksiyonlandırılmaları Kaliksarenlerin kullanım alanları Kirallik ve Kiral Kaliksarenler Optikçe aktiflik ve insan hayatındaki önemi Kirallik, enantiyomerler ve optikçe aktiflik Tek bir enantiyomer teknolojisinin ekonomik değeri Enantiyosaflıktaki bileģiklerin elde edilmesi KAYNAK ARAġTIRMASI Kiral Tanınma Sıvı Membran ile Enantiyomerlerin Seçimli TaĢınması MATERYAL VE METOT Kullanılan Kimyasal Maddeler ve Çözücüler Kullanılan Cihazlar Sentez ÇalıĢmaları Kaliks[4]aren baģlangıç maddelerinin sentezi BileĢik 8 11 ve için genel prosedür BileĢik ile için genel presedür BileĢik için genel prosedür H NMR ile Enantiyomerik Tanınma ÇalıĢması Sıvı Membran ÇalıĢması ile Enantiyomerlerin Ayrılması ARAġTIRMA SONUÇLARI VE TARTIġMA ÇalıĢmanın Önemi Kaliks[4]aren BaĢlangıç Maddelerinin Sentezi viii

9 4.3. Yapısında β-hidroksi Amin Grubu TaĢıyan Ftalimid Yapısındaki Kiral BileĢiklerin Sentezi Ftalimid Yapısındaki Kiral BileĢiklerin Ġndirgenmesi Elde Edilen Kiral Primer Aminlerin p-ter-kaliks[4]aren diester Türevlerine Bağlanması H NMR Spektrumu ile Karboksilik Asitlerin Kiral Tanınma ÇalıĢmaları Sıvı Membran ile Aminoasit Tuzları ve Mandelik Asitin Enantiyoseçimli TaĢınması SONUÇLAR VE ÖNERĠLER Sonuçlar KAYNAKLAR EKLER ÖZGEÇMĠġ ix

10 SĠMGELER VE KISALTMALAR Kısaltmalar Å angstrom (1.0 x10-10 M) AlaOMe.HCl alanine-metilester.hidroklorür BINOL 1,1-bi-2-naftol BNA 1,1-binaftil-2,2-diamin (BNA) BNHP 1,1-binaftil hidrojen fosfat C santigrat derece CDA S Kiral Türevlendirme Reaktifi CDCl 3 Döteryumlu kloroform CLSR S Kiral Lantanit Kaydırma Reaktifi CSA S Kiral Çözme Reaktifi (Chiral Solvanting Agent) d dublet DCM diklorometan dd dubletin dubleti ddd dubletin dubletn dubleti DMF N,N-dimetilformamid DMSO dimetil sulfoksit dr diasteryoizomerik oran DSC Differensiyl Scanning Calorimeter ee enantiyomerik aģırılık eq equivalent FDA Amerikan Gıda ve Ġlaç Ġdaresi FEA feniletilamin FT-IR Fourier transform infrared spektroskopi Hiva α-hidroksi isovalerik asit HPLC Yüksek Perfromanslı Sıvı Kromatografisi IPA isopropil alkol m multiplet MA mandelik asit MeOH Metanol NMR Nükleer Manyetik Rezonans ODS Okta desil silan PheAlaOMe.HCl fenilalanine metilester hidroklorür PheGlyOMe.HCl fenilglisin metilester hidroklorür PheGlyOH fenil glisinol PhthN phthalimido PNB p-nitro-fenilbenzoat PNF p-nitro-fenol Py pridin rt oda sıcaklığı (room temperature) s singlet SerOMe.HCl serinmetilester hidroklorür t triplet td tripletin dubleti TrpOMe.HCl triptofan metilester hidroklorür 2ClMA 2-kloro mandelik asit 2ClPrA 2-kloro-propiyonik asit x

11 1 1. GĠRĠġ Ġnsanoğlu yaģamı boyunca, günlük hayatta karģılaģtığı zorlukları ortadan kaldırmak veya bu zorlukları azaltmak için çeģitli ihtiyaçlar hissetmiģtir. Ġlaç ve tarım sektöründen tutun da, boya sektörüne kadar bu ihtiyaçlarımızın önemli bir kısmını kimyasal ürünler karģılamaktadır. Ancak kullanılan bu ürünler; ihtiyaçlarımızı giderirken, ya ihtiyaçlarımızı tam olarak karģılayamadığı ya da yanında bazı yeni sorunlar oluģturduğu görülmektedir. Örneğin plastik kimyası çok geliģmiģ olmasına karģın, çevreye verdiği zararlar nedeniyle bu tür kimyasalların yerine geçerek, çevreye ve insana daha az zararlı yeni materyallerin ihtiyacı hissedilmektedir. ĠĢte hayatı kolaylaģtırmak için biz insanoğlu, kullanılan bu kimyasal ürünlerin sentezlenmesi için çeģitli kimyasal iģlevler kullanmaktayız. Ama bazen kullanmıģ olduğumuz bu iģlevler, ya istenmeyen yan ürünlerin oluģmasına ya da istenilen ürünün aktif olmayan kimyasal izomerlerinin de oluģmasına neden olmakta, bu ise çevreye ve insanlara zararlar verebilmektedir. Her iki durumda da istenmeyen kimyasal ürünlerin oluģumu bazen telafisi mümkün olmayan sonuçlar doğurabilmektedir. Günümüze kadar bu ihtiyaçları gidermeye çalıģan insanlar, istenilen bir ürünü veya bir iģlem sonundaki kullanılabilir bir atığı, ortamdan alarak daha saf bir halde elde etmeye çalıģmıģ, bunu daha az zamanda ve daha düģük maliyette yapabilmek için çeģitli yollar denemiģlerdir. BaĢlangıçta daha çok süzme, eritme gibi fiziksel iģlemlerle arıtma iģlemi gerçekleģtirilirken, bu iģlemlerde her zaman baģarılı olunamamıģ ve fiziksel iģlemler yerine kimyasal iģlemler denenmiģtir. Bunun için yeni kimyasal maddelere ihtiyaç duyulmuģtur. Ortamda bulunan değerli ve -veya- toksik maddeleri geri kazanmak veya maksimum miktarda uzaklaģtırabilmek için daha yenileri sentezlenmiģ ve sentezlenmeye de devam edilmektedir. Kimyasal maddelerin bazıları ise sadece istenilen bir maddenin oluģmasını, aynı zamanda istenmeyen kimyasal maddelerin de oluģmamasını sağlayacak Ģekilde tasarlanmıģ ve her geçen gün de yeni tasarımlar ortaya çıkmaktadır. Kimyacılar bu amaca hizmet edecek kimyasal maddelerin elde edilmesinde genel olarak iki yol izlemektedirler. Bu yollar; ya ortamda bulunan istenen -veya istenmeyen- kimyasalı diğerinden ayırmak ya da bir tepkime esnasında istenmeyen ürünün oluģumuna engel olmak Ģeklindedir. Her iki yolun da kendilerine göre artıları ve eksileri mevcuttur. Ġstenmeyen ürünü ortamdan uzaklaģtırılırken yanında istenen üründe

12 2 bazen kaybolmaktadır. Eğer bu kimyasal maddeler kiral olarak bilinen saflaģtırılması zor olan maddeler gibi değerli ise bu iģin önemi bir kat daha artmaktadır. ĠĢte bu yüzden tezin giriģ bölümünde, genel olarak iki kısım halinde incelemelerde bulunulmaktadır. Ġlk kısımda kaliksarenlerin tarihçesi, sentezi, uygulama alanları ve önemi gözden geçirilirken, ikinci kısımda kirallik ve kiral bileģiklerin özellikleri, değeri, optikçe saf bileģiklerin sentezi, insan hayatındaki rolü ve yerinden bahsedilmektedir Supramoleküler Kimya ve Kaliksarenlerin Önemi Supramoleküler kimyada birinci ve ikinci kuģak Siklodekstrinler Yaygın olarak 6, 7 veya 8 glikoz biriminden oluģan ve sırasıyla α,, olarak adlandırılan siklodekstrinler halkalı oligoģekerlerdir (ġekil 1.1.). Siklodekstrinler, hidrofobik bir boģluğa ve hidrofilik bir dıģ yüzeye sahip, çok fonksiyonlu primer ve sekonder yüzlü koni Ģeklini andıran bir yapıdadır. Bu moleküller, çok sayıda organik moleküllerle kompleks oluģturabilme yeteneğine sahiptir. Siklodekstrin boģluklarına konuk (guest) molekülün yerleģebilmesi için, yani konak - konuk (host - guest) tipi kompleks yapabilmeleri için öncelikle, konuk molekülün büyüklüğünün siklodekstrinin boģluk büyüklüğüne uyması gerekmektedir (Easton, 1999). ġekil 1.1. Siklodekstrinlerin yapısı

13 3 Hidrofobik özellikteki moleküller, siklodekstrinlerin hidrofobik boģluğunda tutulurken (endo komp.); hidrofilik özelliğe sahip moleküller ise, siklodekstrinlerin hidrofilik dıģ yüzeyi ile kompleks yapabilmektedir (ekzo komp.). Suda çözünebilen doğal Ģekerlerden olan siklodekstrinler, özellikle farmasötik bileģikleri taģıyabilme özelliğinden dolayı pek çok uygulama alanına sahiptir. Siklodekstrin konuk konak (host-guest) sistemleri, reseptör-substrat sistemlerinin birçok özelliğini gösterir ve bu bileģikler kataliz için model (enzim- mimik) olarak kullanılabilir. Bu yapılar genellikle su molekülleriyle hidrojen bağı ve bağ dıģı etkileģimler için bir model olarak da kullanılabilir. Sonuç olarak siklodekstrinlerin ve oluģturdukları komplekslerin, supramoleküler sistemleri düzenleme yetenekleri vardır. Bu sistemin çok yönlülüğü araģtırmacılara siklodekstrinler hakkında çeģitli araģtırma olanakları sağlar. Siklodekstrinlerin bu özellikleri, bu bileģiklerin sanayide kullanılmasına neden olmaktadır. Özellikle tekstil alanında yaygın olarak kullanılmasına olanak sağlamaktadır. Siklodekstrinler yıkama ve kurutma iģlemlerinde yardımcı olarak kullanılmaktadırlar (Vončina, 2000). Bu uygulamalar dıģında siklodekstrinler; moleküler sensör olarak kullanılabileceği için, iyon ya da molekül seçici sensör olarak elektrotların yapımı üzerinde çalıģmalar hız kazanmıģtır Taç Eterler Supramoleküler kimyada bir baģka önemli bileģik taç eterlerdir. Eter köprüleri ile halkalı yapı oluģturan kimyasal yapılara taç eter denir. Genel olarak taç eterlerin yapısında karbon, hidrojen ve oksijen atomları bulunur. Taç eterlerde; her oksijen atomu iki karbon atomu arasında olacak Ģekilde düzenmiģ olup, sonuçta bir halka oluģturmaktadır. Böylelikle Yunanca da taç manasına gelen bir hal oluģmuģ olacaktır. Ancak buradaki oksijen atomları yerine azot, kükürt gibi atomların bulunmasıyla oluģan yapılar da taç eterler arasında değerlendirilmekte ve oksijen ihtiva eden taç eterlere benzer özellikler taģımaktadırlar. Taç eterler Pedersen tarafından keģfedilmiģ ve ilk olarak 18-crown-6 bileģiği sentezlenmiģtir (ġekil 1.2.). Daha sonra taç eterlerin sentezi ve uygulamasına yönelik birçok çalıģma yapılmıģtır. Taç bileģikleri, baģka bir yerden geçiģine imkân vermeyecek Ģekilde (hücre duvarındaki membran gibi) konuk moleküllere karģı konak (host) olarak rol oynarlar. Sodyum ve potasyum gibi bazı metalik atomlar halkanın merkezinden geçerken, bunlar

14 4 kilitteki anahtara benzer bir Ģekilde halkadaki oksijen atomları ile etkileģip bağlanırlar. Seçicilik derecesinin yüksek olması, taç bileģiklerine çözeltideki konuk atomunu tanımasını ve etrafını sarmasını sağlar (template etki). Biyolojik model bileģikler gibi, taç eterler; nötral organik molekülleri ve inorganik iyonları kapsayan birçok konuk ile etkileģme yapabilirler (Yi, 1997). Taç eterler, supramolekül kimyasındaki büyük önemini (Lehn, 1988), fotokimya ile olan yakın iliģkisinden (Krzystof, 2002), kataliz ve yeni bilimsel alanlarındaki uygulamalarından (Jensen, 2002; Li, 1998; Lu, 1994) almakta olup, büyük bir ilgi alanına sahiptir. Taç eterler, kandaki sodyum konsantrasyonunu ayarlamak ve çevredeki stronsiyum gibi radyoaktif elementleri uzaklaģtırmak için temizleyici olarak da kullanılmaktadır. Bazı araģtırmacılar, gelecekte deniz suyundan altın veya uranyumun ekstraksiyonu için taç eterlerin kullanılabileceğini iddia etmiģlerdir (Dupont, 2004). ġekil 1.2. Taç eterlerin genel yapısı Supramoleküler kimyada kaliksarenlerin yeri Supramoleküler kimyada kullanılan bileģik gruplarından taç eterler ve siklodekstrinler, birinci ve ikinci kuģak supramoleküller olarak tanımlanırken; bunlara benzer özellik göstermesinden dolayı kaliksarenler de, üçüncü kuģak supramoleküler bileģik sınıfı olarak tanımlanmaktadır (Gutsche, 1989). Siklodekstrinler; organik moleküller ile kompleks yapabilir ve suda çözünürken, taç eterler; metal iyonları ile güçlü kompleks oluģtururlar. Kaliksaren türevleri ise; taç eter ve siklodekstrinlere benzer özellik göstermekle kalmayıp, her ikisine ait özellikleri de taģımaktadır. Bu bakımdan kaliksaren türevleri supramoleküler kimyada birinci ve ikinci kuģak

15 5 supramoleküler bileģiklerden daha fazla ilgi görmüģtür. Kaliksarenler; geçen yıllar boyunca iyon ya da nötral moleküller için reseptör olmaları sebebiyle, blokların inģasında ya da moleküler yapı iskeletinde çok sık olarak kullanılan bileģiklerdendir (Shinkai, 1993; Lhoták, 1995; Böhmer, 1995). Molekül ağırlığı olarak organik kimyada, küçük organik bileģik gruplarının üyelerinden olan kaliksarenler, konuk için uygun bir boģluğa sahip olduğundan konak-konuk (host-guest) kompleks formu biçimine çok uygundur (Gutsche, 1982). Kaliksarenler, fenolik birimlerinin hidroksil gruplarına göre orto pozisyonundan metilen köprüleriyle bağlandığı metasiklofan sınıfına ait makrosiklik bileģiklerdir (Gutsche, 1987). Zinke ve arkadaģları tarafından makrosiklik bileģikler üzerinde yapılan çalıģmalarda p-ter bütil fenol ve sulu formaldehiti bazik ortamda reaksiyona sokarak erime noktası 340 C in üzerinde, çözünürlüğü az, yüksek molekül ağırlıklı bir ürün elde etmiģler ve bu ürünün halkalı tetramer olduğunu iddia etmiģlerdir (Zinke, 1944). Daha sonraları Gutsche ve ark., Zinke nin yaptığı bu reaksiyonda oluģan maddenin sadece tek bir tetramerik yapıda değil, bir ürün karıģımı olduğunu açıklamıģlardır (Gutsche, 1978). Bu açıklamasından sonra Gutsche p-ter bütil fenol ve formaldehitin kondenzasyonuyla oluģan halkalı tetramer, hekzamer ve oktamer i, reaksiyon Ģartlarını optimize ederek ayrı ayrı saf olarak ve yüksek verimlerle elde etmeyi baģarmıģtır. Gutsche yaptığı çalıģmalarda halkalı pentamer ve heptamer yapıları da düģük verimler ile sentezlemiģtir (Gutsche, 1990). Günümüzde daha farklı sayıda (9-20) aromatik halka taģıyan kaliksarenlerde sentezlenmiģ ve yapı tayinleri yapılmıģtır (McMahon, 2002) Kaliksarenlerin tarihçesi ve sentezi Kaliksarenleri ilk olarak, tek basamakta Zinke ve ark. tarafından, 1940 larda bazik ortamda p-alkil fenol ile formaldehitin kondenzasyonu ile oligomerler olarak sentezlemesi baģarılmıģtır. Zinke; 100 g p-ter-bütil fenol, 100 ml 3N NaOH ve 97 g %37 lik formaldehit kaynatmıģ ve 50 g reçine elde etmiģtir. Bu reçine C erimeye baģlamaktadır C de köpüklü bir hale döndükten sonra C den daha yüksek bir sıcaklıkta eridiği görmüģtür. Bunun üzerine bu reçinemsi yapıyı alarak etil asetat ile iyice yıkamıģ ve CCl 4 ile tekrar çöktürmüģtür. Bunun sonucunda bir kristal elde etmiģ ve bunun 300 C nin üzerinde bozulduğunu tespit etmiģtir. Elde edilen bu kristaller 314 ᵒC de eriyemekte, molekül ağırlığı oldukça yüksek halkalı oligomerlerden oluģmaktaydı. (Zinke, 1941). Bu kristaller üç halkalı oligomerin

16 6 karıģımından oluģmaktadır. Bu sentezde elde edilen ürün; üç adet yüksek verimli (n = 4, 6, 8) ve iki adet düģük verimli (n = 5, 7) olmak üzere 5 çeģit kaliks[n]aren bileģiğinden oluģmaktadır. Ancak 1940 larda bu yapılar tam olarak aydınlatılamamıģtır (Gutsche, 1981) (ġekil 1.3.) ġekil 1.3. p-ter-bütil fenol den elde edilen lineer ve halkalı oligomerlerin 13 C NMR spektrumları Bir baģka kimya araģtırma grubundaki Joseph Niederl ve çalıģma arkadaģı Heinz Vogel, asit katalizörlü aldehit ile rezorsinol reaksiyonunda halkalı yapıda bir tetramer oluģtuğunu ileri sürmüģlerdi (Niederl, 1940) li yıllara gelindiğinde fenol formaldehit kimyasında Zinke nin halkalı oligomer üzerine yaptığı çalıģmalar bu konu ile ilgilenen kimyacılar tarafından bilinmekteydi yılında Hayes ve arkadaģları tarafından kısa bir bildiri yayınladı (Hayes, 1956) ve bu 1958 yılında daha kapsamlı bir çalıģma ile bu bildirinin ayrıntılarını duyurdular (Hayes, 1958). (ġekil 1.4.) Zinke çalıģmasından ilham alan birçok kimyacı kısa bir süre sonra çalıģmalarında çeģitli p-sübstitüe fenoller kullanılarak bilimsel çalıģmalar yapmıģtır. Hunter ın çalıģmaları bu alana olan ilgiyi daha da artırmaya yetmiģti. (Gutsche, 2008) li yıllarda C. David Gutsche Wisconsin Üniversitesinde bulunurken bir petrol Ģirketinin arge çalıģmalar kapsamında bilimsel çalıģmalarda bulunuyordu. Bu çalıģmalar özellikle halkalı oligomer kimyasında fenol-formaldehit reaksiyonun bir parçası olmaya baģladı lerden önceleri ortaya çıkan biyoorganik kimyada önemli olmaya baģlayan enzim-mimik tepkimeri ile ilgili olarak Gutsche, Zinke nin halkalı oligomer

17 7 yapılarının potansiyel olarak molekül taģıyıcı olabileceğini düģünmüģtü. Enzim-mimik özellik gösteren bileģiklerin sentezinde, bu basit fikir ile fonksiyonel grupların sayesinde bazı moleküllerin taģınabilmesi muhtemeldi. Bunun örnekleri de mevcuttu. Örneğin siklodekstrinler iyi birer sepet özelliği göstermekteydi. Ancak sadece doğal kaynaklardan izole edilmesi ile üretilebiliyordu. HCOH NaOH ġekil 1.4. p-alkil kaliks[4]arenin sentezi için Hunter ve Hayes in reaksiyon mekanizma önerisi Taç eterler ise laboratuvarda sentezlenebilmesine rağmen tam olarak molekül sepetlerine benzememekteydi. Bunların yerine Zinke nin halkalı tetramer ürünleri; hem laboratuarda sentezlenebilmesi hem de molekül sepetlerine çok benzemesinden dolayı ilgiyi artırmaktaydı. Aslında Zinke, yaptığı p-alkil-fenoller ile formaldehitin kondenzasyonundan elde ettiği kaliksarenin tek bir ürün olduğunu düģünmekteydi. Ancak Conforth ve arkadaģları tarafından bu reaksiyon sonucunda elde edilen üründe tek bir madde olmadığı, içerisinde yüksek ve düģük kaynama noktasına sahip maddelerin olduğu tespit edildi. Conforth ise bu maddelerin hepsinin halkalı tetramerik yapıda olduğu ve kolay bir Ģekilde birbirlerinin konformasyonel izomerleri olabileceğini

18 8 düģünmekteydi (Conforth, 1955). Bu kondenzasyon tepkimesi üzerine çalıģmaya baģlayan Gutsche; ilk defa tek basamakta p-ter-bütilkaliks[4]areni kolayca sentezlemeyi baģarmıģ ve bunu ispat etmiģti (Gutsche, 1978). Gutsche ve çalıģma grubu; değiģik p- substitüe fenollerle formaldehiti, alkali metal hidroksitleri varlığında kondenzasyona tabi tutarak halkalı oktamer, hekzamer ve tetrameri ayrı ayrı saf olarak elde etmeyi baģarmıģtı. Bu çalıģmalar sonucunda p-ter bütil fenol kullanıldığında en iyi sonuç elde edildiği ispatlanmıģtı (Gutsche, 1990) Kaliksarenlerin bazik ortamda sentezi Kaliksarenlerin sentezinde reaksiyon Ģartları üzerine uzun yıllar çalıģmalar sürmüģtür. BaĢlangıçta fenol birimleri kullanıldığında, hidroksi gruplarına göre hem orto hem de para konumunda bağlanmalar olduğu görülmüģtür (Hultzch, 1950). Bu yüzden Zinke ve ark. fenol ile formaldehitin kondenzasyonunda fenol yerine p-substitüe fenollerin kullanılması gerektiğini tespit etmiģtir. Ancak Zinke nin yapmıģ olduğu çalıģmalar sonucunda üç ana ürün ve genel olarak iki yan ürün olmak üzere bir ürün karıģımı elde edildiği, daha sonra Gutsche tarafından gösterilmiģtir. Gutsche; Zinke nin kondenzasyon tepkimesi ile ilgilenmiģ ve o günlerde halkalı oligomerler üzerine araģtırmalar yapan bir petrol Ģirketin çalıģmalarında modifikasyonlar yaparak her bir yapıyı ayrı ayrı elde etmiģtir (Gutsche, 1990; Hedeboe, 1997). Kullanılan fenol yapılarında sübstitüe gruplarının değiģtirlmesi ile farklı verimlerde kaliksaren türevleri elde edilmiģtir. Burada eğer bu p-substitüe fenol olarak p-benzil-fenol kullanılırsa % 33 verimle p-benzil-kaliks[7]aren, % 16 verimle p-benzil-kaliks[6]aren ve % 12 verimle p- benzil-kaliks[8]aren türevleri elde edilmektedir (Atwood, 1999). Çözücü olarak etilen glikol, baz olarak Na 2 B 4 O 7 ve p-substitue-fenol olarak da p-izopropenil-fenol kullanıldığında p-izopropenil-kaliks[6]aren ve p-izopropenil-kaliks[8]aren karıģımı bir ürün oluģmaktadır (Novakov, 1998). Kaliksarenlerde bulunan fenolik oksijen atomları arasındaki mesafeler ölçülmüģ ve tetramerde 0.8 A, hekzamerde Å ve oktamerde ise 4.5 Å olarak bulunmuģtur. Kaliksarenlerin oluģum mekanizmaları incelendiğinde, oksijen atomları arasındaki uzunluklara uygun olarak kullanılan bazın alkali metalinin, atom çapının ne kadar etkili olduğu daha net bir biçimde anlaģılmıģtır. Bununla ilgili yapılan araģtırmalarda, hekzamer oluģumunda LiOH ve NaOH gibi bazlar kullanıldığında hiç ürün oluģmadığı, ancak KOH ve CsOH gibi bazlar kullanırken ürün oluģtuğu

19 9 görülmüģtür. RbOH (katyon çapı 2.94 A) gibi bir baz kullanıldığında ise, verim % 70 olmuģtur. Bu durum template etki ile açıklanmaktadır (ġekil 1.5.) ,045 eq NaOH difenil eter, reflaks % ,034 eq KOH ksilen, reflaks % ,03 eq NaOH ksilen, reflaks % 65 ġekil 1.5. p-ter-bütil kaliks[n]arenlerin sentezinde kullanılan baz ve çözücünün reaksiyon üzerine etkisi Diğer taraftan, kullanılan bazın konsantrasyonu da, hem oluģabilecek halkalı oligomerin yapısını hem de verimini önemli oranda etkilemektedir. Yapılan çalıģmalar sonucunda p-ter-bütilkaliks[4]aren için optimum Ģartlar tespit edilmeye çalıģılmıģ ve en fazla 0,03 0,04 eq NaOH kullanıldığında halkalı tetramer yapısının major ürün olduğu, ancak daha fazla baz ilavesinde ise, ana ürününün değiģik halkalı oligomerlere doğru değiģtiği tespit edilmiģtir (ġekil 1.6.). Buna göre ise; halkalı hekzameri (p-ter bütilkaliks[6]aren) sentezlemek için stokiyometrik oranda (0,5 eq KOH) baz kullanılırken, halkalı oktamer (p-ter bütilkaliks[8]aren) sentezi için katalitik miktarda (0,05 eq NaOH) baz kullanılması gerekmektedir (Gutsche, 1981).

20 10 ġekil 1.6. Kullanılan bazın konsantrasyonuna göre halkalı oligomerin yapısının belirlenmesi 1 ekivalan (eq) p-ter bütilfenol, 0.04 eq NaOH varlığında 1.5 eq sulu formaldehitle C de 1 2 saat etkileģtirildiğinde, oluģan viskoz karıģım difenileter ile süspanse edilip, N 2 gazı atmosferi altında 220 C de iki saat süreyle geri soğutucu altında kaynatılmıģ ve elde edilen renksiz katı, etil asetat ile çöktürülerek, sıcak toluende çözülerek ve yine toluenden kristallendirilerek oldukça saf beyaz kristaller halinde p-ter bütilkaliks[4]aren % 61 verimle elde edilebilmiģtir. OluĢan beyaz kristallerin erime noktası C dir (ġekil 1.7.). NaOH, HCOH C ġekil 1.7. p-ter-bütilkaliks[4]arenin sentezi

21 11 - OH - ġekil 1.8. p-ter-bütilkaliks[n]arenin bazik ortamda reaksiyonu Farklı sayıda aromatik halka içeren kaliksarenlerin sentezinde rol oynayan bir baģka faktör de kullanılan çözücüdür. Halkalı tetramer için yüksek kaynama noktasına sahip, difenileter (K.N. 220 C) gibi apolar bir çözücü kullanılırken, halkalı hekzamer ve oktamer için ise düģük kaynama noktasına sahip, ksilen (K.N. 145 C) gibi apolar çözücüler tercih edilmelidir (ġekil 1.9.). Yani sıcaklık yönünden kaliks[6]aren ve kaliks[8]aren için ılıman Ģartlar yeterli olurken, kaliks[4]aren için yüksek sıcaklık gerekmektedir. Halkalı tetramerlerin çeģitli türevlerini elde etmek, diğer halkalı yapılara göre daha kolay olduğu için araģtırıcılar genellikle p-ter-bütilkaliks[4]areni fonksiyonlandırmak için kullanmıģlardır. ġekil 1.9. p-ter-bütilkaliks[6]aren ve p-ter-bütilkaliks[8]aren

22 Asit katalizörlü kaliksaren sentezi p-alkil-fenol ile formaldehitin, asidik Ģartlar altında çok yüksek verimlerle lineer oligomerler oluģturmasına rağmen, çok düģük verimlerle halkalı oligomer elde edilmiģtir (Ludwig, 1986). Bazik ortamdaki reaksiyon Ģartların tersine, asit katalizörlü ortamda saf bir halkalı oligomer yüksek verimlerle elde edilememiģtir. Bunun yerine halkalı tetramer ve daha çok aromatik halkaya sahip (7, n > 8) kaliks[n]arenler, bazik ortamda daha büyük verimler ile elde edilebilmektedir. Bununla beraber fenol türevleri yerine rezorsinol kullanıldığı zaman asit katalizörlü olarak da halkalı oligomerler oluģtuğu tespit edilmiģtir (ġekil 1.10.). H + ġekil Rezorsinol ile aldehitin asit katalizörlü kondenzasyonu Bu sentez ile kaliks[n]rezorsinol türevlerini elde etmek mümkündür. Burada formaldehit yerine genellikle asetaldehit kullanılmaktadır. Bunun nedeni olarak da formaldehit ile rezorsinolün kondenzasyon ürününün bir halkalı oligomer yerine daha

23 13 çok lineer oligomer oluģumudur (Caro, 1892). Niederl rezorsinol ve asetaldehitin sulu etanolde çözeltisini asitli ortamda 80 C de 16 saat kaynatmıģ ve açık sarı renkte bir ürün elde etmeyi baģarmıģtır (Högberg, 1980). Daha sonraları bazı araģtırma grupları farklı asitler kullanarak asitin reaksiyon üzerindeki etkilerini de incelemiģlerdir Kaliksarenlerin adlandırılması Kaliksarenlerin ilk sentezlenmesinden itibaren her araģtırma grubu kaliksarenlere, kendi düģünceleri çerçevesinde isimler vermiģtir. Kaliksarenleri ilk keģfeden Zinke ve grubu, bu bileģiklere Cylischen Mehrkernmethylenehenol verbindungen olarak 1952 yılında isim verirken, Conforth ve grubu, 1955 yılında Tetrahydrxycyclotetra-m-benzylenes olarak, Hayes ve Hunter ise, 1958 de Cyclictetranuclear novolaks olarak isimlendirmiģlerdir yılında Patrick ve Egan, köprülü aromatik bileģikler olan siklofanlara benzerliklerinden dolayı Metacyclophane Ģeklinde isimlendirilmiģtir. Kaliksarenler aralarında metilen köprüleriyle bağlı halkalı yapıda oligomerlerden oluģan yapılar olduğundan, IUPAC sistemine göre isimlendirilmesi oldukça uzun olan metasiklofanlanlardandır. IUPAC sistemine göre isimlendirilmesi uzun olduğu için, daha kısa ve kolay olan bir isimlendirilme düģünülmüģ ve kaliksareni ilk defa tek basamakta sentezlemeyi baģaran Gutsche, kaliksarenlere isim babalığı da yapma ünvanını da kazanmıģtır. Gutsche, bu makrosiklik yapının Ģeklini vazoya benzettiği için ve Yunanca vazo manasına gelen Calix ile organik kimyada aromatik halkayı ifade eden arene ifadesiyle birleģtirerek Calix[n]arene Ģeklinde isimlendirmiģtir. Bu adlandırmada bulunan köģeli parantez içindeki n ise, yapıda bulunan aromatik halka sayısını ifade etmektedir ve bu adlandırma IUPAC tarafından da kabul görmüģtür (Gutsche, 1989). Gutsche nin yaptığı bu adlandırma temel alınarak kaliksarenlerin yapısında bulunan aromatik halkaların fonksiyonlandırılmasıyla elde edilen yeni ürünün adlandırması, sonuna kaliksaren ifadesi getirilerek yapılmaktadır. Örneğin p-ter-bütil gruplarının kaliksarene bağlanmasıyla p-ter-bütilkaliks[4]aren Ģeklinde adlandırılmıģtır. Halbuki IUPAC sistemine göre bu isimlendirme 25,26,27,28- tetrahidroksi-5,11,17,23-(tetra-ter)bütilkaliks[4]aren Ģeklinde adlandırılmıģtır.

24 Kaliksarenlerin fiziksel özellikleri Kimya biliminde maddelerin erime noktası molekül kimyasal yapısı hakkında ön bilgi vermektedir. Bu yüzden kaliksaren kimyasında da erime noktası önemlidir. Öyle ki kaliksaren birimlerine bağlanmıģ bulunan fonksiyonel gruba veya kaliks[n]aren birimindeki halka büyüklüğüne göre erime noktası 100 C gibi bir değiģikliğe uğramaktadır. Örneğin p-ter-bütilkaliks[4]arenin erime noktası C iken; p-terbütilkaliks[6]aren için C ve p-ter-bütilkaliks[8]aren için C dir. Bununla beraber kaliksaren eter ve ester türevleri ise 200 C civarında bir erime noktası göstermektedir (Gutsche 1989). Fonksiyonel gruba göre ise örneğin; p-terbütilkaliks[4]arenin tetrametil türevi 226 C de erimeye baģlarken; tetrabenzil türevinin erime noktası 230 C dir. Ama genel olarak kaliksarenler, oda Ģartlarında katı halde bulunan bileģiklerdir. Erime noktaları 300 C nin üzerindedir. Kaliksarenlerin erime noktasını, yapısındaki hidrojen bağları belirlemektedir. Bunun için; kaliksaren türevleri, taģıdıkları fonksiyonel gruplara göre erime noktaları değiģmektedir. Molekül içerisinde hidrojen bağlarının varlığına göre de, erime noktaları değiģebilmektedir. Kaliksarenlerin organik çözücüler içerisindeki çözünürlükleri az olmakla beraber, birçok kaliksaren türevi kloroform, piridin, dimetil sülfoksit ve dimetil formamit gibi çözücülerde yeterli miktarda çözünebilmektedir. Kaliksarenlerin çözünürlüklerinde molekül içindeki hidrojen bağları önemli bir rol oynamaktadır. Kaliksarenlerin fonksiyonlandırılmasıyla, hem organik çözücüler içerisindeki hem de sudaki çözünürlükleri değiģebilmektedir. Örneğin ester, sülfonat ve amino gibi fonksiyonel bir grup bulunduran kaliksarenlerin sudaki çözünürlüğü artmıģtır (Arduini, 1984). Bununla beraber çözünürlüğe etkisi olan bir diğer durum ise, kaliksarenlerin para pozisyonunda bulunan grupların farklılığıdır. Öyle ki para pozisyonunda oktil gibi uzun zincirli alkil gruplarının bulunması çözünürlüğü önemli Ģekilde artırmıģtır. Kaliksarenler kendilerini oluģturan yapıların monomerik yapılarına göre çok daha güçlü asidik özellik gösterebilirler. Ancak bunları ölçmek oldukça zordur (Böhmer, 1984). Shinkai suda çözünebilen bazı kaliksaren türevlerinin spektroskopik ve potansiyometrik olarak pk a değerlerini belirlemiģlerdir (Shinkai, 1991). Shinkai nin yapmıģ olduğu bu çalıģmada fenolik birimlerin para köģesinden türevlendirilmiģ bileģiklerde lineer trimerin pk 1 değerlerinde lineer monomer yapısından daha düģük olduğunu tespit edilmiģtir. Bununla beraber kaliksaren türevlerinin pk 1 değerinin her ikisinden de daha düģük olduğu belirlenmiģtir (Çizelge 1.1.).

25 15 Çizelge 1.1. Kaliks[4]aren ve fenolik birimlerden oluģan lineer monomer ve trimerlerin pk a değerleri BileĢik pk 1 pk 2 pk 3 pk 4 p-r-kaliks[4]aren a >14 Lineer trimer Monomer p-r-kaliks[4]aren b >14 Lineer trimer Monomer a R = SO 2N(CH 2CH 2) 2 b R = NO 2 Kaliksarenlerin spektroskopik özellikleri de farklıdır. Kloroform veya dioksan gibi bir çözücü içerinde UV spektroskopinde, 280 nm civarında bir absorbans yaptığı gözlenmiģtir. IR spektrumlarına bakıldığında, bütün kaliksarenlerin parmak izi bölgesinin cm -1 olduğu görülmektedir. Fenolik OH gruplarının titreģim piki cm -1 olduğu görülür. Buradaki spektrumların yayvan (broad) olmasının nedeni ise; molekül içi hidrojen bağlarının varlığıdır. Kaliksarenlerin yapı tayinlerinde en çok kullanılan spektroskopik metot 1 H NMR ve 13 C NMR teknikleridir. 1 H NMR spektrumlarında dikkat çeken önemli husus fenolik -OH gruplarının vermiģ olduğu piklerdir. 1 H NMR spektrumlarında fenolik -OH piklerinin 10 ppm civarında vermesi beklenirken kaliksarenlerin molekül içi hidrojen bağlarından dolayı bu pikler yukarı alana doğru kaymıģtır ve bir singlet olarak kendini gösterir. Diğer bir ilginç nokta ise, para pozisyonunda bulunan ter-bütil gruplarının pikleridir. Bu grupların 1 H NMR pikleri düģük sıcaklıkta bir çift dublet verirken, yüksek sıcaklıklarda singlet vermektedir. 1 H NMR pikleri çözünmüģ haldeki kaliksarenlerin konformasyonlarını belirleme de araģtırmacıların en büyük yardımcısıdır. Kaliksarenlerin analizinde araģtırmacılara yardımcı olan diğer spektrumlar ise, kütle spektrofotometresi ve X-Ray kristalografidir. X-Ray ıģınları kristalografisinde kristal haldeki kaliksarenlerin konformasyonları incelenebilmektedir Kaliksarenlerin konformasyonları AraĢtırmacıların ilgisini çeken bir baģka noktada, kaliksarenlerin konformasyonlarıdır. Kaliksarenler, halkada bulunan hidroksi grupları ve para konumlarının birbirine olan durumuna göre, çeģitli konformasyonlar göstermektedir. Kaliksarenler yapılarında bulunan aromatik halka sayısına göre farklı konformasyon sayısına sahip olmaktadır. Örneğin kaliks[4]aren koni, kısmi koni, 1,2-karşılıklı ve

26 16 1,3-karşılıklı Ģeklinde dört farklı konformasyon izomerine sahipken, kaliks[6]aren sekiz farklı konformasyona, kaliks[8]aren ise; onaltı farklı konformasyon göstermektedir (ġekil 1.11.). koni kismi koni 1,3 karģılıklı 1,2 karģılıklı ġekil p-alkil-kaliks[4]arenin konformasyonları Konformasyonları belirleyen etkenler arasında sentez aģamasında kullanılan çözücü, ortamın sıcaklığı ve kullanılan bazdaki metalin atom çapı gösterilebilir. Substitüe olmamıģ kaliksarenlerde bulunan fenolik hidroksi gruplarının tümü, oda sıcaklığında ve çözelti içerisinde konformasyonel olarak hareketlilik gösterir. Ama kristal yapıda iken sadece koni konformasyonunda bulunduğu tespit edilmiģtir (Gutsche, 1989). Bunun nedeni olarak, güçlü molekül içi hidrojen bağlarının yapıyı daha kararlı hale getirmesi gösterilebilir. Fakat fenolik OH lar üzerinden hacimli alkil veya açil grupları bağlanarak farklı konformasyonel izomerler oluģabilmektedir. Örneğin p-ter-bütil-tetrapropoksikaliks[4]arenin uygun reaksiyon Ģartlarında 1:1 oranında koni ve kısmi koni konformasyonunda bulunduğu tespit edilmiģtir (Araki, 1989). BaĢka bir örnek ise p-ter-bütilkaliks[4]arenin fenolik OH lardan aynı reaksiyon Ģartları altında tetra etoksi karbonil-metillenmesi ile (etil-esterleģmesi), sadece koni konformasyonunda ürün verdiği bulunmuģtur (Ungaro, 1984).

27 17 Kaliksarenlerin sentezinde kullanılan bazın metal iyonunun atom çapı da, konformasyonda etkilidir. Örneğin baz olarak NaH, Na 2 CO 3 gibi atom çapı küçük olan bir metale sahip baz kullanıldığı zaman koni konformasyonunda, Cs 2 CO 3 gibi atom çapı daha büyük bir metale sahip baz kullanıldığında, 1,3-karşılıklı konformasyonda kaliksarenler elde edildiği tespit edilmiģtir. p-ter-bütilkaliks[4]arenin dört fenolik OH grubunun brom propan ile propillenmesinde; baz olarak Li, Na, K gibi küçük atom çapına sahip alkali metallerin karbonatları kullanılırken reaksiyon vermediği, ancak Cs gibi büyük atom çapına sahip alkali metal karbonatı ile konformasyonel ürün karıģımı verdiği görülmüģtür. Bununla beraber aynı reaksiyon Ģartlarında p-terbütilkaliks[4]arenin yine dört fenolik OH grubunun etil brom asetat ile etil esterleģmesinde; Li, Na, K ve Cs alkali metal karbonatları çeģitli konformasyonel oranlarda ürün vermektedir. (Iwamoto, 1990) (Çizelge 1.2. ve Çizelge 1.3.). Çizelge 1.2. p-ter-bütil kaliks[4]aren ile brom propan reaksiyonunda bazın verim ve konformasyona etkisi Baz Çözücü Konformasyon oranlar % Sıcaklık Zaman Verim Kısmi 1,2 (ᵒC) (saat) Koni Koni karģılıklı NaH THF Li 2 CO 3 DMF Na 2 CO 3 DMF K 2 CO 3 DMF Cs 2 CO 3 DMF Kaliksaren türevleri aprotik çözücüler ile kompleks oluģturduklarından; konformasyon dönüģüm hızının azaldığı görülür. Buradaki fenolik -OH lardaki hidrojen bağları, konformasyona durağanlık (rigitlik) sağlar. Ancak protik çözücüler içerisinde kaliksarenler çözüldüğünde, bu çözücülerin molekül içi hidrojen bağlarını zayıflattıkları için konformasyon dönüģüm hızını artırır. Kaliksarenlerin konformasyon dönüģüm hızını etkileyen faktörler arasında sıcaklık ve konuk (guest) molekül de sıralanabilir. ÇeĢitli sıcaklıklarda kaliksaren türevleri farklı konformasyona sahip olmaktadır (Gutsche, 1985). Konuk (guest) molekülün kaliksarenler tarafından yakalanmasıyla konformasyon, birleģme sıcaklığına ve ortamın konsantrasyonu bağlı olarak değiģmektedir. Öyle ki Arimuri ve ark., suda çözünebilen p-sülfonat-kaliks[4]aren sodyum tuzu bileģiğini sentezlemiģler ve bu bileģik üzerinde yaptıkları çalıģmalar sonucunda konformasyonu sabit (kararlı) hale getirmek için, Cs + gibi büyük atom çapına sahip atomlar seyreltik ortamda daha etkili iken; Li + gibi küçük çaplı atomlar deriģik

28 18 ortamlarda daha etkin olduğunu göstermiģlerdir. Fenolik oksijen üzerinden kaliksarenlerin boģluğuna giren ve fenolik OH lar ile ilgilenen bu alkali metal katyonları buraya güçlüce bağlanır. Bu bağlanma sırasında sıvı sistemde elektrostatik metal-oksi anyon bağı ile koni konformasyon kararlılığında kritik bir rol oynamaktadır (Arimuri, 1989). Çizelge 1.3. p-ter-bütilkaliks[4]arenin etil brom asetat ile reaksiyonunda kullanılan bazın verime ve konformasyona etkisi Baz Çözücü Konformasyon oranlar % Sıcaklık Zaman Verim Kısmi (ᵒC) (saat) Koni Koni NaH THF Li 2 CO 3 DMF Na 2 CO 3 DMF K 2 CO 3 DMF Cs 2 CO 3 DMF Li 2 CO 3 Aseton Na 2 CO 3 Aseton K 2 CO 3 Aseton Cs 2 CO 3 Aseton Kaliksarenlerin hangi konformasyonda olduğunu 1 H NMR ve 13 C NMR spektrumları ile anlaģılır (Bocchi 1984). 1 H NMR da kaliksarenlerde bulunan aril halkaları arasındaki metilen (Ar-CH 2 -Ar) köprülerinin verdiği spektrumlara bakılarak konformasyonlar birbirinden ayırt edilmektedir (ġekil 1.12.). Metilen köprüleri 1 H NMR spektrumlarında 3,5 4,5 ppm de, 13 C NMR ise; ppm de sinyal vermektedir (Çizelge 1.4.). Kaliksarenlerin konformasyonunu daha sınırlı hale getirmek için; gerek yapıda bulunan boģ hidroksi gruplarını daha büyük hacimli gruplar ile fonksiyonlandırmak, gerekse para pozisyonundan kaliksarenleri fonksiyonlandırmak konformasyon dönüģüm hızını daha kararlı hale getirmektedir.

29 19 ġekil Kaliks[4]arenin bazı türevlerinin konformasyonları ve 1 H NMR spektrumundaki Ar-CH 2 -Ar protonlarına ait sinyalleri Çizelge 1.4. Kaliks[4]arenlerin 1 H NMR spektrumlarında ArCH 2 Ar protonlarının konfromasyona göre vermiģ olduğu sinyallerı Konformasyon Ar-CH 2 Ar protonlarna ait sinyaller Koni Bir çift dublet Kısmi Koni Ġki çift dublet (1:1) veya bir çift dublet ve bir singlet (1:1) 1,3 karģılıklı Bir singlet 1,2 karģılıklı Bir singlet ve iki dublet (1:1)

30 Kaliksarenlerin fonksiyonlandırılmaları Çok geniģ bir kullanım alanına sahip olması ve birçok türevinin yapılabilmesi kaliksaren kimyasının geliģmesine neden olmaktadır. Öyle ki kaliksarenler; üyesi olduğu bileģik sınıfında, hemen hemen sınırsız türevlendirebilme potansiyeline sahip, benzersiz üç boyutlu, üstün bir biçime olanak sağlayan bir yapıdadır (Vicens, 1991, 1994). Kaliksarenlerin bu kadar geniģ ve çeģitli biçimde modifiye edilebilmeleri birçok bilim adamının ilgisini kendi üzerine çekmeyi baģarmıģtır. Kaliksarenlerin; hem fenolik hidroksi gruplarından, hem de p-ter-bütilkaliksarenin dealkilasyonu ile ter-bütil gruplarının yapıdan uzaklaģtırılarak fenolik OH lara göre para pozisyonunun boģ kalması ile bu konumundan kolaylıkla fonksiyonlandırılmasına olanak sağlamaktadır. Kaliksarenlerin aril halkaların para konumunda bulunduğu geniģ kısma Upper rim -ya da Wide rim-, fenolik OH gruplarının bulunduğu dar kısma ise Lower rim ya da Narrow rim- denir (ġekil 1.13.). Dar kısım, fenolik -OH bölgesi GeniĢ kısım, p-pozisyonu ġekil Lower ve Upper Rim lerin kaliksaren üzerinde gösterimi Kaliksarenler bu kısımların her ikisinden de kolaylıkla türevlendirilebilir. Literatürde gerek fenol kaynaklı, gerekse rezorsinol kaynaklı kaliksaren türevleri üzerinde bulunan fenolik OH gruplarından kolaylıkla türevlendirildiği görülmektedir. Fenolik oksijen üzerinden kaliksarenlerin amin, amid, eter, ester, keton, fosfin, imin, oksim gibi çeģitli fonksiyonel gruplar bağlanması gerçekleģtirilebilmektedir (Pathak, 2009; Yilmaz, 1999; Çapan, 2010; Ertul, 2010; Maity, 2011; Hardman, 2011). Eter türevleri Williamson eter sentezine göre alkil halejenürler ile gerçekleģtirilirken; keton, ester, amid, asit vb. türevleri -halokarbonil bileģikleri ile elde edilmektedir (Bozkurt, 2009; Arnaud-Neu, 1989; Kocabas, 2009; Karakus, 2010). DeğiĢik Ģartlar

31 21 kullanıldığında dört fenolik -OH grubundan bazılarının seçimli olarak fonksiyonladırılması mümkündür. Reaksiyon Ģartlarını ayarlayarak fenolik oksijen üzerinden di, tri, tetra Ģeklinde fonksiyonel grup kaliksarenlere kolaylıkla bağlanabilmektedir (Böhmer, 1993)(ġekil 1.14.). ArCOCl ArCOCl (2 eq) ArCOCl 1-Me-Im (20 eq) 1-Me-Im ArCOCl 1-Me-Im (27 eq) ġekil p-ter-bütilkaliks[4]arenin 3,5-dinitrobenzoyil klorür bileģiği ile seçimli olarak esterleģme reaksiyonu Fenolik birimlerin para pozisyonlarından da kaliksarenlere birçok fonksiyonel grup bağlanabilir (ġekil 1.15.). Kaliksarenlerin sentezinde baģlangıç maddesi olarak kullanılan p-ter-bütil fenol ün; reaksiyon verimi üzerindeki etkisi ve bu ter-bütil gruplarının kolaylıkla uzaklaģtırılabilmesi önemli bir basamağı oluģturmaktadır. p-terbütil gruplarının dealkilasyonu ve elektrofilik substitüsyon reaksiyonu ile para pozisyonu farklı Ģekillerde fonksiyonlandırılabilir. Böylelikle bromlama (Hamada, 1990), sülfoloma (Shinkai, 1986), diazonyum tuzu bağlama (Deligöz, 2005), nitrolama (Ver Boom, 1992), klormetilasyon (Seyhan, 2007), açilleme (Gutsche, 1986), formilasyon (Arduini, 1991) gibi elektrofilik substitüsyon reaksiyonu verebilirler.

32 22 dealkilasyon p-klorometrilasyon R = CH2CH3 R = C6H5 R = CH3 elektrofilik sübstitüsyon R = SO3H R = NO2 R = Br p-kinonmetit R = CH3 R = CH2N3 R = CH2CN R = CH2OCH3 p-claisen çevrilmesi R = CH2CH2NH2 R = CHO R = CH2CH2CN R = CH=NOH R = CH2CH2OH R = CH2CH2N3 R = CH2CHO Willimson Eter R = CH2COONH2 R = CH2COOR R = CH2C6H5 R = CH2COR R = CH3 esterleģme R = COC6H5 R = COCH3 ġekil p-ter-bütilkaliks[4]aren in lower ve upper rim üzerinden fonksiyonlandırılması Fenolik oksijen üzerinden seçimli olarak fonksiyonlandırılabileceği gibi bu birimlerin para pozisyonlarından da seçimli olarak fonksiyonlandırılabilir (Böhmer, 1995; Granata, 2010; Dibama, 2009; Akceylan, 2009). Eğer fenolik birimlerin para pozisyonlarına farklı fonksiyonel gruplar ile seçimli olarak bağlanacaksa, öncelikle fenolik -OH grupları eter veya ester türevlerine dönüģtürülerek koruma altına alınmalıdır. Aromatik halkalardaki yönlendirmeye göre -OH grupları; eter ve ester gruplarına göre bağlı bulunduğu aril halkasını daha etkin hale getirir ve böylelikle fonksiyonel gruplar fenolik OH gruplarının bağlı bulunduğu halkanın para pozisyonuna bağlanır. Ayrıca seçimli olarak dealkilasyon reaksiyonu da yapılabilmektedir. Böylelikle fenolik birimlerin para pozisyonu üzerine farklı fonksiyonel gruplar da bağlanabilir (Dalbavie, 2000).

33 23 Kaliksarenlerde p-claisen çevrilmesi metoduyla fenolik-o e bağlanmıģ bulunan allil eter grubu, bu birimlerin para pozisyonuna transfer edilebilir ve elde edilen çift bağa, farklı fonksiyonel grupların bağlanmasıyla türevlendirmeler yapılabilir (Gutsche 1985). Kaliksarenlerin sekonder bir aminle reaksiyonu ile aminometil türevleri elde edilerek kuarterner amonyum tuzu oluģturulabilir. Daha sonra bu tuzun çeģitli nükleofillerle reaksiyonu sonucu upper rim üzerinden fonksiyonlandırılma yapılabilir. Bu metoda p kinonmetit reaksiyonu denir (Gutsche, 1988). Kaliksarenler organik kimyada, aromatik bileģikler için kullanılan bütün reaksiyonları verebilir ve böylece binlerce türevi elde edilebilir Kaliksarenlerin kullanım alanları Kaliksarenlerin kullanım alanları her geçen gün daha da geniģlemektedir. Kaliksarenler on yıl öncesine kadar anyon, katyon veya nötral moleküller için reseptör olarak kullanılmaktaydı. Kaliksarenler, çevre kirliliğine neden olan ve gerek insan sağlığını tehdit eden Cr(VI), As(V) gibi elementlere, gerekse Cs +, Sr +2, UO +2 2 gibi radyoaktif elementleri kazanmaya kadar pek çok alanda aktif rol oynamaya baģlamıģtır. Birçok iyon seçimli elektrod ve sensör hazırlanmıģtır. Ama artık günümüzde bunların yanı sıra, tıp dünyasında bazı hastalıkların teģhisinde önemli rol oynayacak kadar etkin bir bileģik olarak karģımıza çıkmakta, çeģitli aktif grublar ile donatılarak katalizör gibi zor iģleri de üstlenmeye çalıģmaktadır. Bunların bazılarından kısaca bahsedecek olursak; Enzim mimik katalizörü olarak kaliksarenler Kaliksarenler enzim mimik özelliğine sahip olabilecek Ģekilde uygun fonksiyonel grup ile fonksiyonlandırılırsa enzimin aktif bölgesini teģkil ederek substratların katalitik olarak ürünlere dönüģmesini sağlayabilmektedir. Genel olarak organik dönüģümlerin oluģabilmesini sağlayan enzim mimik özellik gösterebilen yapıların hidrofobik bir boģluğa ve katalitik olarak etkili sübstitüentlere sahip olması gerekmektedir (Murakami, 1996; Kirby, 1996). Ġmidazol türevli bileģiklerinin yapay enzim gibi çalıģabileceği ve kaliks[4]arenin de hidrofobik gruplar barındırması üzerine imidazol birimleri bulunduran kaliksaren türevleri sentezlenmiģtir (ġekil 1.16.).

34 ġekil p-nitrobenzoat bileģiğinin hidroliz reaksiyonunda enzim-mimik özellik gösteren kaliks[4]aren türevleri Sonra bu kaliks[4]aren türevleri substrat olarak p-nitro-fenilbenzoat (PNB) bileģiğinin hidrolizinde kullanılmıģ ve biyolojik ph larda yapılan tepkimelerde oluģan p-nitro-fenol tayin edilerek; bu ph lardaki hidroliz hızı belirlenmiģtir (ġekil 1.17.). Yapılan bu çalıģma sonucunda imidazol türevli kaliksaren bileģikleri katalizör olarak kullanıldığı zaman p-nitro-fenol ün oluģum hızının çok fazla arttığı görülmüģtür. (Çizelge 1.5.) (Dospil, 2001). Kaliksaren / ph = = PNB 4 = PNF ġekil Kaliks[4]aren türevlerinden 1 ve 2 nolu bileģiklerin etki gösterdiği PNB nin hidrolizi reaksiyonu Ġmidazol veya piridin birimlerinin enzim-mimik özelliğinin kalisarenler ile etkili olduğu bilinmesiyle bu alanda çalıģmalar devam etmiģtir. Kaliks[6]arenin fenolik OH gruplarından 1, 3, 5 pozisyonundan imidazol halkası kaliksaren birimine bağlanmıģ ve bu yapının enzim mimik özeliğini incelenmiģtir (ġekil 1.18.). Burada kullanılan kaliks[6]aren türevi, çinko ile ([Zn(H 2 O) 6 ] +2 katyonu halinde) kompleks oluģturarak, nötral moleküller için yüksek duyarlılığa sahip reseptörlük yapmaktadır. Buradaki substratı (S); aminler, alkoller, amidler ve nitriller gibi suda çözünebilen veya çinko kompleksi ile su fazında çözünebilen yapıları temsil etmektedir.

35 25 Substratı oluģturan organik moleküller, kaliksarenlerin iskeletindeki boģluğa yerleģmekte ve ([Zn(H 2 O) 2.34] +2 ) kompleksindeki çinko ile etkileģmektedir. Çizelge 1.5. p-nitro-fenilbenzoat (PNB) ın MeOH (aq. buffer ph 6.3 sistemde p-nitrofenol (PNF) a çeģitli kaliksarenler varlığındaki hızı Kaliksaren Katalizör [PNF]/ [Kaliksaren] Hız türevi Konsantrasyonu S S ġekil Enzim-mimik katalizör olarak kaliksaren türevlerinin kullanılması Bu kaliksaren-çinko kompleksindeki kaliksaren türevi, organik moleküller ile çinkonun etkileģmesi için bir enzim mimik aktivitesini üstlenmektedir. Substratı oluģturan organik moleküllerin yapılarına göre çinko ile etkileģimi farklı olmaktadır (Çizelge 1.6.).(Seneque, 2003).

36 26 Çizelge K de kaliksaren-çinko kompleksli yapının organik molekül ile DMF ve sudaki oluģum sabitleri Substrat (S) K L /H2O K! L/DMF 2-metil-bütilamin >2 >25 Etanol Asetonitril Asetaldehit Katalizör olarak kaliksarenler: Zakharov ve ark. kaliks[4]hidrokinon nanotüpleri hazırlayarak, bunların su ile aseton-d 6 arasındaki proton değiģimi reaksiyonunda katalizör olarak etkinliğini incelemiģlerdir (Zakharow, 2009). Bu deneme kaliks[4]hidrokinon nanotüplerinin yokluğunda incelenmiģ ve herhangi bir ürüne rastlanamazken kaliksaren varlığında proton değiģimi gözlemlenmiģtir (ġekil 1.19.). ġekil Kaliks[4]hidrokinon nanotüpün su ile aseton-d 6 arasındaki proton değiģimnde katalizör olarak etkimesi Aktif metilen grubu taģıyan bileģikler, alkoller ve fenollerin alkil halojenürlerle bazik Ģartlarda alkilleme reaksiyonları bilinen reaksiyonlardandır. Bu tür bir reaksiyon hiçbir çözücü ilavesine ihtiyaç duymaksızın gerçekleģebilir. Bir baģka çalıģmada bu bilginin ıģığında fenolik birimlerin para pozisyonunda trimetilamonyummetil grupları ihtiva eden ve suda çözünen kaliks[n]aren türevlerini sentezlenmiģ (Shimizu, 2002) ve bu bileģikler faz transfer katalizörü olarak incelenmiģtir (ġekil 1.20.).

37 27 TACnM 5 6 R = C10H7CH2 ġekil NaOH çözeltisi içersinde çeģitli metilen bileģiklerinin alkillenmesi. Bu çalıģmada, kaliksaren olmaksızın yapılan denemelerde alkilleme ürününün verimi çok düģük olmasına rağmen, kaliksaren varlığında iyi verimlerde alkilleme ürünleri elde edilmiģtir (Çizelge 1.7.). Çizelge 1.7. Katalizör olarak kaliksarenin reaksiyon verimine etkisi. R 1 CH 2 R 2 Katalizör Sıcaklık ve 5 (%) 6 (%) zaman CH 3 COCH 2 COCH 3-60 C, 0.5 saat 11 - CH 3 COCH 2 COCH 3 TAC 6 M 60 C, 2 saat 88 3 C 6 H 5 COCH 2 CN TAC 6 M 60 C, 2 saat C 10 H 7 CH 2 CN - 70 C, 2 saat 21 - C 10 H 7 CH 2 CN TAC 6 M 70 C, 5 saat 91 - Kaliksarenlerin katalizör çalıģması olarak kullanımına iliģkin baģka bir çalıģmada ise kaliks[4]arenin TiO 2 ile kompleksi tasarlanmıģtır (ġekil 1.21.). Bu kompleks ile rasemik ve L laktik asidin solventsiz Ģartlarda polimerizasyonunda katalizör olarak etkisi incelenmiģ ve monomer ile katalizörün molar oranın polimerizasyon için büyük rol oynadığı tespit edilmiģtir (Frediani, 2008). Bu çalıģmada Ti-kaliks kompleksi 7 in laktik aside oranının düģük tutulduğunda monomer dönüģümünün 3 saat için dönüģümünün %20 kadar azaldığı tespit edilmiģtir. Ancak süre 14 saate çıkartıldığında bu oran biraz daha azaltılabilmektedir (Çizelge 1.8.). Çizelge 1.8. Kaliks[4]aren TiCl 2 komleksi 7 nin kullanılarak laktik asidin polimerizasyonu Zaman [Laktik asit] / Molar dönüģüm* [Ti] 3 s 196 > s s 2050 >99.9 * 1 H NMR analizi ile belirlenmiģtir.

38 28 7 ġekil Dinitro kaliks[4]arenin TiCl 2 ile kompleksi Kaliksarenlerin bazı reaksiyonlarda katalizör olarak kullanımları üzerine çalıģmalar yapılmakta ve ilginç sonuçlar elde edilmektedir. Çinko kompleksi 8, RNA nın yapısına benzeyen 2-hidroksipropil-p-nitrofenil-fosfat (HPNP) in yapısındaki esterin transesterifikasyonunda ph = 7 de katalizör olarak rol oynadığı görülmüģtür (ġekil 1.22.). 8 - Zn kompleksi ġekil HPNP nin transesterifikasyonunda 8 Zn kompleksinin katalizör olarak kullanılması

39 29 BaĢka bir çalıģmada Yilmaz ve ark. diterbütil grubu bulunduran kaliksarenler ile sekonder aminlerin reaksiyonu sonucu alkil amin grubu bulunduran kaliks[4]aren türevleri (9 11) elde etmiģler (ġekil 1.23.) ve bu bileģiklerin faz transfer katalizör olarak etkinliğini incelemiģlerdir (Akceylan, 2011) ġekil Faz tranfer katalizörü olarak kullanılan alkilamin kaliksaren türevleri Bu çalıģmada; substrat olarak p-nitro benzil bromür ve nükleofil olarak da sodyum bütiratın kullanılmasında oluģabilecek esterleģme reaksiyonunda herhangi bir katalizörün yokluğunda ürünün oluģmadığını tespit etmiģlerdir. Bununla beraber, katalizör olarak 10 nolu kaliksaren türevinin varlığında % 90; 9 nolu kaliksaren bileģiğinin varlığında % 99 verimle ürün oluģturduğunu tespit etmiģlerdir. Bu çalıģmada reaksiyonlar çeģitli reaksiyon sıcaklıklarında ve çeģitli reaksiyon sürelerinde incelendiğinde en iyi sonucun 60 C ve 30 saat olduğunu tespit etmiģlerdir (Çizelge 1.9.).

40 30 Çizelge 1.9. p-nitro benzilbromür ile sodyum bütiratın esterleģme reaksiyonunuda katalizör etkisi. Katalizör Sıcaklık ( C) Zaman Verim (%) Sırıt ve ark. (Bozkurt, 2008) baģka çalıģmada kaliksaren kinkonidin türevlerini sentezlemiģler (ġekil 1.24.)ve bunların benzofenon glisin imin etil esterin benzillenmesi reaksiyonunda, faz transfer kalizörü olarak etkisini incelemiģlerdir (Çizelge 1.10.) Toluen 12 n : 1 13 n : 2 14 n : 3 15 n : 1 16 n : 2 17 n : 3 ġekil Kaliksaren bazlı kiral faz transfer katalizörünün sentezi Çizelge N-(difenilmetilen)glisin etil esterinin kiral kaliks[4]aren türevleri katalizörlüğünde enantiyoseçici benzilasyonu PTC Çözücü T (ºC) Baz Verim (%) % ee 15 PhMe/CHCl 3-20 NaOH (S) 15 PhMe/CHCl 3 0 NaOH (S) 15 PhMe/CHCl 3 rt NaOH (S) 17 PhMe/CHCl 3-20 NaOH (S) 17 PhMe/CHCl 3 rt NaOH (S)

41 Monolayer olarak kaliksarenler : Monolayer çalıģmaları ile ilgili olarak; p-ter-bütilkaliks[4]aren silika yüzeyine tek adımda immobilizasyonu gerçekleģtirmiģ olup, silikanın aktifleģtirilmiģ yüzeyine silikon grupları bağlanarak yüzeyde bulunan tetrahedral silisyum atomları ve kaliksarenlerin fenolik oksijen grupları ile kararlı bir yapının teģekkülüdür (Katz, 2002). Bu çalıģmada; silika yüzeyine immobilize edilen kaliksarenlerin, konuk organik bileģiklere karģı adsorpsiyonu araģtırılmıģtır (ġekil 1.25.). Sonuçta kaliksareninin bu uygulamasından aromatik bileģiklere karģı ilgisinin arttığı tespit edilmiģtir. 18 ġekil Silika yüzeyine immobilize edilen p-ter-bütilkaliks[4]arenin aromatik bileģikleri adsorbsiyonu Kaliksaren türevlerinin ince film bir tabakanın üzerine kimyasal bağ ile bağlanmasıyla, bu yapının hem iyonların hem de nötral moleküllerin tanınmasında etkinliği değiģmektedir. Kaliksaren türevlerinin, Langmuir-Blodgette (LB) film yüzeyi ve self-assembled film yüzeylerine bağlanmasıyla mono (veya multi) layer uygulamaları oluģmaktadır. Bunlardan, 1,3 karģılıklı konformasyondaki kaliks[4]arencrown-6 19 bileģiği Cs + için seçiciliği etkindir (ġekil 1.26.). Benzer Ģekilde hidrofobik yapılı, taç halkalı kaliksaren yapıları potasyum ve sezyum için seçicilikte kullanılan kaliksaren türevleri mevcuttur. p-ter-bütilkaliks[n]aren etil esterlerinin (n = 4, 6, 8) LB ile monolayer olarak kullanılmasında, alkali metal katyonları arasında esterkaliks[4]aren LB türevinin NaCl tuzu kullanıldığında; Na + katyonuyla etkileģtiği, KCl veya LiCl tuzları kullanıldığında ne K + ne de Li + katyonuyla kompleksleģtiği tespit

42 32 edilmiģtir (Ishikawa, 1989). Hâlbuki LB e bağlanmamıģ serbest ester-kaliks[4]aren bileģiği Na + ve K + katyonlarıyla yaklaģık olarak aynı etkileģim göstermektedir (Ikeda, 1994). Böylece ester-kaliks[4]aren LB türevi Na + katyonu için yüksek duyarlılığa sahip bir reseptör olarak kullanılmaktadır. Bununla beraber n = 6 olan ester-kaliks[6]aren LB türevi K + >Rb + >Na + >Li + ve n = 8 olan ester-kaliks[8]aren LB nin Rb + >K + >Na + >Li + Ģeklinde bir etkileģme yaptığı tespit edilmiģtir. 19 ġekil Monolayer uygulamasısında kaliks[4]aren türevi Kaliksarenlerin iyon seçimli elektrot ve sensör olarak kullanılması: Son yıllarda yapılan en ilginç çalıģmalardan bir tanesi de kaliksaren türevlerinin elektrot, devre tamamlayıcı gibi faaliyetlerde aktif rol almasıdır. Bunlardan biri de

43 33 kaliks[4]arenin karboksilik asit grubu ve amin grubu taģıyan bileģiklerin Langmuir- Blodgett film tekniği ile ince bir film halinde hem DC hem de AC tipi iletim mekanizmasında etkinliğinin çalıģılmasıdır (Çapan, 2011) ġekil Elektrot olarak kullanılan kaliks[4]aren türevleri Oda sıcaklığında Al/Al 2 O 3 /LB film/al yapısında yapılan DC voltaj ölçümlerinde iki bölge arasında -4 ile +4 V kadar lineer olmayan davranıģlar gözlemlenmiģtir. Bu çalıģma fatty sitlerin aynı yöntemle kullanılmasıyla elde edilen deneysel veriler ile karģılaģtırılmıģ ve kaliksaren türevlerinin daha az direç gösterdiği belirlenmiģtir. Kim ve ark. yaptıkları (Kim, 2003) bir çalıģmada kaliks[4]arenazocrown eter türevleri sentezlemiģler ve bu bileģiklerin K + iyonuna karģı iyon seçici polimerik membran özelliği incelemiģlerdir. Bunun sonucunda K + iyonuna karģı geniģ bir konsantrasyon aralığında etkili olduğunu ve yaklaģık 2-3 saniye gibi sürede elektrodun bu iyonu belirlediğini tespit etmiģlerdir. Zheng ve ark. (Zheng, 2002) benzotiazoyilthialkoksi grubu bulunduran kaliks[4]aren türevleri sentezleyerek bunların Ag + iyonuna karģı iyon-seçici elektrod özelliğini araģtırmıģlardır. Bu çalıģmada birçok katyonun varlığında bile Ag + katyonunu seçiciliği belirleyebilmiģlerdir (ġekil 1.28.).

44 34 ġekil Ag + katyonuna karģı elektrod olarak seçicilik gösteren kaliks[4]aren türevleri Molekül veya iyon taģıyıcı olarak kaliksarenler : Kaliksarenler; taç eterlerinde oluģturabildiği gibi, alkali ve toprak alkali metaller ile seçimli olarak kompleksleģme yapabilmesinin yanında anyon ve moleküllerle de kompleks oluģturabilmektedir. Bu konuda çok sayıda araģtırma yapılmıģtır. Marchand ve ark., koni konformasyonundaki iki p-ter-bütilkaliks[4]aren i, fenolik oksijen üzerinden piridin bulunan taç eter köprüleriyle birbirine bağlayarak, iki farklı biskaliksaren türevi sentezlemeyi baģarmıģlardır. Ayrıca p-ter-bütilkaliks[4]arenin fenolik oksijen üzerinden piridin halkası bulunduran bir taç eter kaliksaren türevini koni konformasyonda sentezlemeyi baģarmıģlardır (ġekil 1.29.). Bu bileģiklerin alkali metal pikratları ile yapılan ekstraksiyonunda, 22 ve 23 bileģiklerinin alkali metallere karģı ilgisiz olduğu görülmüģtür. Ġki köprüden birbirine bağlanmıģ biskaliksaren türevi olan 23 bileģiği ise, 22 bileģiğine göre alkali metal pikratlarına daha ilgilidir. Buradaki ilgi katyon çapı artıkça artmaktadır (Çizelge 1.11.).

45 ġekil Koni konformasyonundaki pridin köprülü kaliksaren türevleri BileĢik 24 ün taç eter türevi ile yapılan ekstraksiyonlarda K + ve Rb + katyonları için oldukça etkili olduğu görülürken diğer katyonlar için etkileģimin çok zayıf olduğu tespit edilmiģtir (Marchand, 2000). Çizelge Alkali metal pikratlarının ekstraksiyonu Konak (host) Molekül % Ekstraksiyon Li + Na + K + Rb + Cs Sırıt ve ark. yaptıkları (Bozkurt, 2007) bir çalıģmada yapısında amid grubu bulunan kaliks[4]aren türevlerini sentezlemiģler (ġekil 1.30.) ve bunların alkali metallerden Cs + için, toprak alkali metallerdende Sr +2 için seçimli oldukları tespit etmiģlerdir (Çizelge 1.12.).

46 R =H 27 R= Bu t 28 R =H R= Bu t ġekil Kaliks[4]aren diamid türevleri Çizelge Alkali ve toprak alkali metal pikratlarının ekstraksiyonu Konak (host) Molekül % Ekstraksiyon Li + Na + K + Cs + Mg +2 Ca +2 Sr +2 Ba Yilmaz ve ark. pridinyum birimi taģıyan kaliks[4]aren 29 ni silika gele baģarıyla immobilize etmiģlerdir (ġekil 1.31.). Daha sonra bu bileģiğin arsenat ve dikromat anyonlarını sudan uzaklaģtırmak için değiģik ph aralığında katı faz materyali olarak çalıģmıģlardır (Yilmaz, 2010). Bu çalıģmanın sonucunda hem kromat hem de arsenat anyonlarına karģı düģük ph aralığında iyi bir ekstraktant olduğunu ve yapısında bulunan pridinyum grublarındaki bazik yapıya sahip azot atomların protonlanması ile böyle etkileģmelerin olduğunu tespit etmiģlerdir (ġekil 1.32.).

47 % Sorb. 37 P 29 P = ġekil Pridinyum birimleri taģıyan kalik[4]saren ,5 4,5 5,5 7,0 ph ġekil Dikromat anyonunun değiģik ph larda yüzde sorbsiyonu Son zamanlarda bir ekstraksiyon iģleminden sonra ekstraktantı ortamdan kolay almak için nanomanyetik kaliksaren türevleri sentezlenmeye baģlanmıģtır. Bunun için Yilmaz ve ark. Fe 3 O 4 nanopartikülün manyetik özelliğinden faydalanılarak nanomanyetik özellik gösteren kaliksarenler sentezlemeyi baģarmıģlardır (ġekil 1.33.).

48 % Sorb ġekil Nanomanyetik özellikli kaliks[4]arenler Sentezlenen bu bileģiklerin dikromat ve arsenat anyonlarına karģı, farklı ph lardaki ektraksiyonlarını incelenmiģ ve kaliks[4]arenin 30 nolu türevinin 31 nolu türevine göre daha iyi sonuçlar verdiği görülmüģtür. Bunun nedeni olarak ise; 30 nolu türevinin yapısında bulunan bazik azot atomlarının düģük ph larda protonlanarak, gerek dikromata gerekse arsenata karģı duyarlı olduğunu tespit etmiģlerdir (ġekil 1.34.) ,5 4,5 5,5 7,0 ph ġekil Nanomanyetik kaliksarenlerin arsenat sorbsiyonu

49 39 Yılmaz ve ark. (Erdemir, 2009) yaptıkları bir baģka çalıģmada kaliks[n]aren (n = 6, 8) türevleri sentezleyerek bunların aromatik aminlerin kompleksleģme çalıģmalarını yapmıģlardır. Bu çalıģmada çeģitli ph aralıklarında katı-sıvı ekstraksiyonu ile α- naftilamin, p-kloroanilin ve benzidin moleküllerinin kaliksaren türevleriyle kompleksleģme çalıģmaları HPLC kullanılarak belirlenmiģtir (ġekil 1.35.). a) b) ġekil a) Kaliks[6]aren α-naftilamin ile b) Kaliks[8]aren benzidin ile kompleksleģme modelleri Yılmaz ve ark. yaptıkları (Akceylan, 2009) bir baģka çalıģmada halkalı bir sekonder amini kaliks[4]arene mannich reaksiyonu ile bağlamayı baģarmıģlardır. Elde ettikleri bu kaliksaren türevini ise polimerleģtirerek bazı kanserojen azo boyalar ve aromatik aminler ile kompleksleģme çalıģmalarını incelemiģlerdir. Bunun sonucunda azo boyaları % aralığında ekstrakte etmeyi baģarmıģlardır. Bunun nedenini ise, kaliksarenin yapısında bulunan amin gruplarının hidrojen bağı yapabilmesindeki etkiden kaynaklandığını bildirmiģlerdir (ġekil 1.36.). ġekil Kaliks[4]aren türevinin azo boyaları ile kompleksleģme modeli

50 Kolon dolgu maddesi olarak kaliksarenler: Kaliksarenler; çeģitli fonksiyonel grupların yardımıyla silika gel gibi sabit faza bağlanmıģ ve bu materyalin kolon dolgu maddesi olarak kullanımı gerçekleģtirilmiģtir. Daha sonra bu kolon, HPLC cihazında sabit faz olarak kullanılarak çeģitli inorganik ve organik moleküllerin ayrılması araģtırılmıģtır. Bununla ilgili olarak metal iyonları (Arena, 1996), aromatik izomerler (Gebauer, 1998), steroidler (Liu, 2005) ve amino asitler (Sessler, 1998) gibi çeģitli bileģiklerin ayrılma çalıģmaları literatürde mevcuttur. Erdemir ve ark., 1,3-karşılıklı-kaliks[4]aren türevi 32 in sentezlenmesini baģarmıģ ve elde edilen bu kaliksaren türevinin sabit faza immobilizasyonu ile kolon dolgu maddesi olarak kullanılacak olan kaliksaren türevi 33 ü elde etmiģtir (ġekil 1.37.). Bu bileģiği, HPLC de sabit faz olarak kullanılmasını incelemiģlerdir (Erdemir, 2010). γ-kloropropilsilika gel (CPS) ġekil Kolon dolgu maddesi olarak kullanılan kaliks[4]aren türevi Bu kolon kullanılarak bazı ilaçların birbirinden ayrılması araģtırılmıģtır (ġekil 1.38.). Elde edilen sonuçlar, hazır olarak satıģa sunulan ODS (okta desil silan) gibi kolonlar ile karģılaģtırılmıģtır.

51 41 mandelik asit metil ester 2-fenoksipropiyonik asit metil ester ibuprofen metil ester naproksen metil ester ġekil HPLC de ayrılan bazı ilaç maddeleri dakika 3 4 ġekil Bazı ilaç ham maddelerinin HPLC deki analizleri* * Kullanılan ilaçlar 1 mandelik asit metilester, 2 2-fenoksipropiyonik asit metilester, 3 naproksen metil ester, 4 ibuprofen metil ester Kirallik ve Kiral Kaliksarenler Optikçe aktiflik ve insan hayatındaki önemi Geçen 30 yıllık süreçte gerek ilaçlar ve besin katkı maddeleri gibi yararlı kimyasallar, gerekse sıvı kristal ve polimerler gibi materyal biliminde gerekli olan enantiyomerik saf bileģiklere olan ihtiyaç her geçen gün artmaktadır (Otto, 1998). Biyolojik etken maddelerin yapı ve aktivite iliģkileri incelendiğinde, tek bir izomerin hedef seçici olmalarından dolayı, rasemik karıģımlara göre çok daha etken oldukları görülmektedir. Ayrıca canlı organizmalar üzerinde kullanılan kimyasalların tek bir enantiyomerden oluģması, ya daha çok fayda sağlamakta ya da çok daha az zararla görev yapabilmektedir. Böylece kimyasal maddelerin tek izomerlerinin elde edilmesine olan ilgiyi artırmaktadır.

52 42 Bizim farkında olmadığımız fakat dünya üzerinde yaģayan birçok canlının hayatları asimetriklik üzerine kurulmuģtur. Günlük hayatta bizim için basit gelebilen bazı böceklerin salgıladığı kimyasallarda olduğu gibi, bazı ayrıntılarda bile çok büyük özellikler gizli olabilmektedir. Ġnsanoğlunun fiziksel yapısı da asimetriklik üzerinedir. Bu özelliğimiz, bizim farkında olmadığımız durumlarda da karģımıza çıkmaktadır. Örneğin sağ burun deliğimizden nefes alırsak beynimizin sol yanında elektrik sinyalinin arttığını ve bunun tam tersi ile de, sağ beynimizdeki sinyalin arttığına Ģahit olmaktayız (estetikonline, 2009). Bu durum sağ burun deliği fiziksel olarak tıkalı olan bir kiģinin sol beyninin daha az verimle çalıģmasına neden olmaktadır. Bilindiği üzere sağ beyin alanları duygular, heyecanlar, müzik, sanat gibi soyut özellikler ile ilgili iken; bunun yanında sol beyin; mantık, muhakeme, analiz, konuģma, hesaplama gibi iģlevlerle ilgilenir (Yılmaz, 2003). Bu durumda sağ burun deliği kronik olarak tıkalı bir kiģinin analiz veya hesaplama gibi iģlevlerde baģarısız olması, diğer bireylere göre kaçınılmaz hale gelmektedir. ĠĢte bu örnekte olduğu gibi, kimyasal bir yapının asimetriklik özelliği ile kendilerine has fonksiyonları bulunabilmektedir. Genel olarak asimetrik bir kimyasalın enantiyomerin birbirinden fiziksel olarak farkı, sadece düzlemsel polarize ıģığı sağa ya da sola çevirmesi olarak bilinir. Ancak bu kimyasalların birbirinden farkı sadece düzlemsel polarize ıģığın sağa ya da sola çevirmesinden ibaret bir durum olsaydı, bugün asimetrik bileģiklerin incelenmesinin önemi bu kadar çok olmayacaktı. Fakat olayın sadece çevirme açısından ibaret olmaması ve bir enantiyomerin davranıģının, ikizi olan enantiyomerine göre farklı olması bilim insanların ilgisini çekmeyi baģarabilmiģtir. Özellikle canlı sistemlerindeki biyolojik makromoleküllerin yapımında kullanılan yapı taģlarının da asimetrik bileģiklerden oluģması ve bunların enantiyomerleri, canlı sistemleri gibi asimetrik sistemlerde de farklı iki bileģik gibi davranması bu tür enantiyomerik bileģiklere olan ilgiyi daha da artırmıģtır. Kiral bir ilaç etken maddesinin enantiyomerlerinden birisi vücutta fizyolojik kazanca neden olabilirken, diğer enantiyomerinin ya herhangi bir etkiye sahip olamaması ya da zararlı etkilere neden olduğu görülebilmektedir (Stamatis, 1993). Örneğin ağrı kesici, ateģ düģürücü olarak kullanılan ibuprofen bileģiğinin S izomeri 35, klinik aktivite gösterirken R izomeri 34 ün herhangi bir ağrı kesici, ateģ düģürücü etkisinin olmadığı görülmektedir (ġekil 1.40.). Ancak R enantiyomeri ise insan vücudunda sürekli olarak S enantiyomerine dönüģtüğü için bir rezervuar olarak çalıģmaktadır (Atabay Kimya, 1995). Bu durum, ilacın vücutta sürekli üretiliyormuģ

53 43 gibi olduğundan, rasemik formda ibuprofen almak, ilaç olarak sadece S izomerini almaktan daha fazla yarar sağlamaktadır. R-Ibuprofen S-Ibuprofen ġekil Antipiretik ibuprofenin enantiyomerleri Günümüzde artık terk edilmeye çalıģılan, ancak tedavisi zor olabilecek gebelikteki tansiyon yüksekliği gibi zorunlu durumlarda kullanılan metildopa bileģiğinin sadece S enantiyomeri 36 tansiyon düģürücü ektiye sahiptir (ġekil 1.41.). S-Metildopa R-Metildopla ġekil Antihipertansif metildopa nın enantiyomerleri Diğer bir örnekte ise; anti bakteriyel olarak kullanılan Tosuflaksacin bileģiğinin S (+) enantiyomeri, R (-) enantiyomerine göre 10 kat daha yüksek aktivite gösterdiği tespit edilmiģtir (Minami, 1993). Astım tedavisinde albuterol, isoproterenol formoterol, fenoterol ve terbutaline gibi stereojenik merkezlere sahip bileģikler bronģ geniģletici olarak kullanılmaktadır. Bu bileģiklerden albuterol etken maddesinin üzerinde yapılan klinik çalıģmalar neticesinde bu bileģiğin R enantiyomeri 38 in daha etkili olduğu tespit edilmiģtir (ġekil 1.42.) (Ramsay, 1999).

54 44 R-Albuterol S-Albuterol ġekil Bronkodilatör Albuterol'ün enantiyomerleri Yukarıda verilen ibuprofen örneğinde R enantiyomerinin etkisiz, ancak zararsız olduğu, albuterol örneğinde ise S enantiyomerinin R enantiyomerine göre daha az etkili olduğu bilinmektedir. Ancak bazen ilaç etken maddesi olarak rasemat formu kullanıldığında durum böyle problemsiz olmamaktadır. Örneğin, kalp hastalığının tedavisi için -bloker olarak kullanılan propranolol ün fareler üzerinde yapılan araģtırmalarda S-(-) enantiyomeri 41 in β-bloker olarak diğer enantiyomeri R-(+)-propranolol 40 a göre 100 kat daha etkili olduğu tespit edilmiģtir. Ancak 1960 larda propranolol ün rasemat formunu alan bayanların hamile kalamadıkları tespit edilmiģtir. Bunun üzerine yapılan araģtımalar neticesinde, R-(+)- propranolol 40 ın ise, gebelik önleyici olarak da aktif rol aldığı tespit edilmiģtir (Barrett, 1968) (ġekil 1.43.). R (+)-propranolol 40 gebelik önleyici S (-)-propranolol 41 β-bloker ġekil Propnanolol bileģiğinin enantiyomerleri Bir baģka örnek ise; 1956 yılında kullanıma baģlanan ve gebelerde sabah bulantısını önlemek için kullanılan talidomiddir. Bu maddenin R (-) enantiyomeri 42, sedatif etki gösterirken; S (+) enantiyomeri 43 ün teratogenik etkili olması, telafisi mümkün olmayan sonuçlar doğurmuģ ve bu ilacı kullanan anne adaylarının

55 45 hamilelikleri sakat doğumlarla sonuçlanmıģtır (ġekil 1.44.). Bugün hala dünya üzerinde Talidomid bebek (talidomid baby) olarak bilinen bebekler mevcuttur. Bu nedenle klinik kullanımda bu bileģiğin enantiyomerik saflığı çok önemli olmakla beraber insan vücudunda R (-) enantiyomeri, S (+) enantiyomerine dönüģtüğü için (Wnendt, 1997) günümüzde baģka bir rahatsızlık için sadece erkeklerin kullanabildiği bir ilaç etken maddesi olmuģtur. R (-)-talidomid S (+)-talidomid ġekil Talidomid bileģiğinin enantiyomerleri Bu örnekleri çoğaltmak mümkündür. Özellikle ilaç olarak kullanılabilen bileģiklerin ne tür etkiye sahip olduğunu bilmek önemlidir. ĠĢte bir bileģiğin insan hayatındaki öneminin bu denli olması nedeniyle bilim insanları bu konuya önem vermiģlerdir. Öyle ki; 1987 yılında satıģa sunulan ilaçların % 57 si stereojenik merkez merkezler- içerir iken bunlardan sadece % 2 si saf enantiyomerlerin kullanıldığı formda idi. Ancak 2006 yılına gelindiğinde satılan ilaçların % 80 i stereojenik merkeze sahip iken bunların %75 i saf enantiyomer (unichiral drug) olarak satıģa sunulmaktadır (Shruthi, 2008). Özellikle talidomid gibi enantiyomerlerinden birinin yan etkiler gösterdiği ilaç etken maddelerinin saf enantiyomerlerden oluģan ilaç formunda (unichiral drug) kullanmak; telafisi mümkün olmayan sonuçları önlemek adına önemlidir. Kiral özellik taģıyan bileģiklerin tanınması, tek hücreli organizmalardan, daha kompleks hayvansal yapılara kadar bütün biyolojik sistemlerde yer alan temel bir olaydır. Biyolojik olarak önemli birçok tepkimenin seçiciliği ve pozitif etkisi kiral etkileģmeler üzerine kuruludur (ġekil 1.45.) 1992 yılındaki Amerikan Gıda ve Ġlaç Ġdaresi (FDA) tarafından konulan sınırlamadan bu yana; ilaç üreticilerinden, her bir enantiyomerin özelliklerinin değerlendirilmesi ve üretilen ilaçların saflığının

56 46 doğrulanması istenmektedir. Ġlaç piyasaya tek bir enantiyomer halinde sunulsa bile her iki enantiyomerin farmasotik özellikleri ve toksik özellikleri ayrı ayrı belirlenmelidir. ġekil Asimetrik ortamda enantiyomerlerin davranıģı Herhangi bir ilacın iki enantiyomeri arasındaki davranıģ farkı ġekil 1.45 de gösterildiği gibi kiral bir ilaç ile kiral bağlanma bölgesi arasındaki etkileģme kullanılarak açıklanabilir. Bu durumda enantiyomerlerden birisi biyolojik olarak aktif diğeri ise aktif değildir. Ġlacın küp, prizma ve küre ile gösterilen kısımları bağlanma bölgesindeki uygun boģluklar ile etkileģmelidir. ġekilden görüldüğü gibi ilacın aktif enantiyomeri üç boyutlu olarak öyle bir düzenlenmiģtir ki ilacın küp, prizma ve küre kısımları reseptörün ilgili boģluğu ile etkileģir. Buna karģılık aktif olmayan enantiyomerin benzer kısımları hiçbir Ģekilde reseptörle aynı Ģekilde etkileģmez Kirallik, enantiyomerler ve optikçe aktiflik 1883 yılında Lord Kelvin tarafından kullanılan kirallik deyimi genel olarak; üç unsuru (yani simetri düzlemi, simetri ekseni ve simetri merkezi) mevcut olan herhangi bir nesnenin ve birbiri ile ayna görüntüsü örtüģmeyen nesnelere, diğerinin kiral nesnesi olarak tarif edilmiģtir (Hengstrom, 1990). Bilindiği üzere sağ elin ayna görüntüsü sol eldir (ġekil 1.46.). Ancak sağ el, sol el ile üst üste çakıģmaz. ĠĢte sağ el ile sol arasındaki gibi bir durumda kirallikten bahsedilebilir. Kimya dilinde ise genel olarak; yapısında sp 3 hibritleģmesi yapmıģ tetrahedral yapıdaki bir karbon atomuna dört farklı grup

57 47 bağlanmasıyla oluģmuģ moleküllere kiral molekül denir. Yunanca cheir kelimesinden gelen kirallik, atomların uzayda diziliģ farklılığından oluģmaktadır. Bilinen manada kirallik sadece karbon atomları üzerinden yürümemektedir. Tetrahedral yapıda olan ve yapısında Si, N, P, ve S gibi atomları içeren grupların bileģikleri de kiral molekül olarak adlandırılabilmektedir. ġekil Sağ elin ayna görüntüsü sol el Ġlk defa 1894 yılında Pasteur tarafından bildirilen molekül kiralliği, asimetrik moleküllerin konfigürasyon izomerliğinin belirlenmesi ile keģfedildi (Mislow, 1999). Konfigürasyon izomerleri aynı molekül formülüne hatta aynı fonksiyonel gruplara sahip moleküllerdir ancak bunların uzaysal diziliģleri farklı moleküllerdir. Bu izomerlerde bulunan asimetrik merkez kiral merkez olarak adlandırılmaktadır. Stereo izomerlerin bir alt kümesi olarak bilinen optik -veya kiral- izomerler; enantiyomer, rasemat ve diasteroizomerler olarak sınıflandırılabilirler (Eliel, 1994). Basit olarak tarif etmek gerekirse yapısında bir kiral merkez bulunduran bileģiğin her bir konfigürasyon izomeri 50:50 eģit oranda bulunduran karıģımlara rasemik karışım veya rasemat denir. Yapısında bir stereojenik merkez bulunduran molekülün ayna görüntüsü ile örtüģmeyen iki adet izomeri vardır. Bu izomerin her birine, enantiyomer adı verilir ve diğer izomerin enantiyomeri olarak tarif edilir. Stereojenik merkezde bulunan atoma bağlı fonksiyonel grupların sadece uzaydaki diziliģleri farklı olan bu her bir konfigürasyonun bütün fiziksel özellikleri aynıdır. Aynı erime noktası, aynı kaynama noktası, aynı infrared spektrumu, aynı UV-absorbansı, aynı NMR spektrumu vb gibi. Ancak bu iki molekülün sadece düzlemsel polarize ıģığı çevirme açıları birbirinden farklılık gösterir ve adlandırma yapılırken bu çevirme açısının pozitif veya negatif olmasına göre yapılır. Örneğin 2-fenilglisin

58 48 enantiyomerlerinden R izomeri 44 ün çevirme açısı -155ᵒ (c= 1; HCl) olduğu için (-) olarak, diğer enantiyomeri S izomeri 45 için çevirme açısı +155ᵒ (c= 1; HCl) olduğundan dolayı (+) olarak adlandırılırlar (ġekil 1.47). R (-)-fenilglisin 44 (-)-155 c= 1; HCl S (+)-fenilglisin 45 (+)-155 c= 1; HCl ġekil Fenilglisin in enantiyomerleri ve çevirme açıları Tek bir enantiyomer teknolojisinin ekonomik değeri Bir maddenin endüstriyel boyutundan bahsedilirken, o maddenin kilolardan, onlarca tona kadar olabilen bir boyut akla gelmektedir. Buradan hareketle, tek bir enantiyomeri içeren bileģiğin satıģındaki pazar payı her geçen sene daha da artmaktadır (Çizelge 1.14.). Alzeymer, Kanser, Obesite, AIDS, Astma gibi kronik hastalıkların, kiral merkez bulunduran ilaçları, hem ilaç Ģirketlerinin hem de patent kuruluģlarının buraya odaklanmasına neden olmaktadır (Tulashie, 2010). Çizelge Bazı enantiyomerlerin farklı ilaç olarak etkisi Ġlaçlar (+)-Enantiyomer (-)-Enantiyomer Barbitüratlar Uyarılma SakinleĢtirme Methadone Minimal etki Güçlü analjenik Fluoxetine Seçici serotonin geri alım önleyici Minimal etki Penisilamin Antiromatizmal Nörotoksik Levodopa Antiparkinson Agranülososis Öyle ki; FDA, enantiyosaf olarak ilaç üreten Ģirketlerinden, üretilen bu ilaçların tek bir enantiyomere ait olduğunu düzenli olarak istemektedir. Ayrıca FDA rasemik yapıdaki bir ilaca patent vereceği zaman bu ilacın her bir bileģeninin yanı sıra her bir enantiyomerinin farmokolojik ve farmokinetik özelliklerini inceleyen detaylı bir raporu ön koģul olarak istemektedir (Caldwell, 1995).

59 49 Çizelge Kiral teknolojinin 2009 a kadar pazar payı Yıllar Gelir (milyar $) Yıllık Büyüme Oranı % Özellikle bazı ilaç gruplarında, insan hayatının bazı dönemlerinde tek enantiyomeri içeren bileģenlerin kullanılması talidomid örneğinde olduğu gibi önem göstermektedir. Bu nedenle kanser ilaçları gibi, bazı ilaçların hastalıklara göre kullanımında, tek enantiyomerin kullanılması o ilaç grubunda belirli firmaların öne çıkmasına neden olmaktadır (Steensma, 2005), (Çizelge ve Çizelge 1.16.). Çizelge Enantiyomerik saf olarak satıģa sunulan bazı ilaç gruplarının yıllık geliri ve pazardaki payı Toplam SatıĢ (Milyar $) Oranı (%) Toplam SatıĢ (Milyar $) Oranı (%) Kanser Antibiyotik /antifungal Hemotoloji Hormonlar/ Endikrinoloji Kardiyovarküler Çizelge Enantiyomerik saflıkta olan beģ ilaç ve 2002 yılındaki geliri Ticari Ġsim SatıĢa Sunan Tedavi Alanı SatıĢı (Milyar $) Sub Pfizer Kardiyovaskülar 8.0 Zocor Merck Kardiyovaskülar 5.6 Pravachol, Mevalotin Paxil Plavix Bristol-Myers Squibb and Sankyo GlaxoSmithKline Sanofi Synthelabo and Bristol-Myers Squibb Kardiyovaskülar 4.0 Merkezi Sinir Sistemi 3.1 Hematoloji 2.9 Tek bir enantiyomerin kullanılması sağlık açısından önem arz ettikce bu sektörün pazardaki payı da çok ciddi boyutlara ulaģmaktadır (Rouhi, 2003). Bu nedenle son yıllarda kirallik, tek bir enantiyomer veya en azından enantiyomerik olarak daha zenginleģtirilmiģ bileģikler gibi kavramlar ilaç sektörünün olmazsa olmazı haline gelmektedir.

60 Enantiyosaflıktaki bileģiklerin elde edilmesi Genel olarak kiral bileģiklerin elde edilmesi iki yoldan olmaktadır (Ager, 2006). Rasemik karıģımlardan enantiyomerlerin ayrılması ile Ġstenen enantiyomerin sentetik yollarla elde edilmesi Stereokimyasal saf ürünleri kazanmak için yaklaģımlardan biri, rasemik üründen enantiyomerleri birbirinden ayırma metodudur. Bu yol oldukça yüksek oranda optikce saflıkta bir ürün verebilir. Fakat bu metodun en büyük dezavantajı ürünün elde edilebilecek en yüksek veriminin % 50 olmasıdır. Çünkü verimin geri kalan kısmını diğer enantiyomer oluģturmaktadır. Sentetik yollarla enantiyomerlerden birinin elde edilmesi için biyolojik ve kimyasal olarak iki metot vardır. Biyolojik metodu enzimatik tepkime, fermantasyon gibi teknikler oluģturken, kimyasal metodu diastereoseçici tepkime, asimetrik sentez ve kiral pool oluģturmaktadır. Asimetrik sentez, istenilen ürünün asimetrik bir yol izlenerek elde etmek için kullanılan bir yoldur. Bunu baģarmak için birkaç yol vardır. Bunlar; ya kiral ligand kullanmayı, ya kiral kaydırıcı kullanmayı, ya da kiral reaktif kullanmayı içermektedir (Modin, 2004). Doğal kaynaklardan elde edilmesi genel olarak kiral havuz (chiral pool) olarak adlandırılmaktadır. Bu sınıfı oluģturan en önemli kiral bileģikler aminoasitler, hidroksi asitler, terpenler ve alkoloidlerdir (Ager, 1999). Örneğin L-Prolin, kaptoril, enalapril gibi ACE inhibitörlerin anahtar ham maddesidir. Bu bileģiklerin en önemli avantajı, ucuz olmaları ve optikce saflıklarının yüksek olmasıdır. Bununla beraber dezavantajı ise; elde edilen enantiyomerin diğer izomerinin elde edilememesidir. Çünkü doğa kendine lazım olmayan ürünü oluģturmamaktadır. Bu yüzden bu yol ile iki enantiyomeri bulunan bir ürünün sadece bir enantiyomeri bu yoldan elde edilebilir. Amino asitlerin doğada L izomerinin bulunması gibi Enantiyomerik tanınması ve ayrılma Rasemik bileģikleri oluģturan enantiyomerleri birbirinden ayırma iģlemine yarılma (resolution) denir. Hem analitik hem de preparatif amaçlı olarak enantiyomerlerin ayrılmasında çok fazla metot geliģtirilmiģtir (Çizelge 1.17.). Enantiyomerlerden birinin tercihli kristallendirilmesi, enzim kullanarak seçimli indirgeme iģlemleri, genel olarak klasik yöntem olarak değerlendirilirken artık

61 51 spektroskopik, kromatografi, elektroforetik gibi teknikler, modern metotları teģkil etmektedir (Cazes, 2003). Enzimatik metot kullanımında yarılma iģlemi, enantiyomerlerden birinin indirgenmesi iģlemiyle gerçekleģmektedir. Maya veya bakteri gibi mikroorganizmalar rasemik karıģım çözeltisi içerinde enantiyomerlerden sadece birisini sindirerek büyürler. Diğer enantiyomer ise etkilenmeden ortamda kalır. Örneğin rasemik amonyum tartarat çözeltisine Penicillium glaucum ilave edildiğinde dextrarotatary formunun yıkıma uğradığı görülmektedir (Pasteur, 1848). Çizelge Kullanılan bazı yarılma metotları ve özellikleri Metot Avantajı Dezavantajı Uygulanabilen boyut Diastereomerik kristallendirme Basit, geniģ uygulanabilirlik Pahalı, uygun çözücü ajanları bulmak zor Büyük miktarda, endüstriyel boyutta Kinetik yarılma Yüksek kararlılık DüĢük etki Ayırma amaçlı Büyük miktarda Kromatografik DüĢük maliyet, yüksek etki, DüĢük kapasite Büyük miktarda pek çok rasemat için uygun Membran bazlı DüĢük maliyet, yüksek kapasite, sürekli ve kolay kullanım Herbir aparat için düģük transfer miktarı Büyük miktarda, endüstriyel boyutta Kristallendirmenin temelini ise, optikçe saf bir bileģiğin rasemik bir karıģıma ilave edilmesi ve bu karıģımdaki her bir enantiyomer ile diastereomerik tuz meydana getirmesi prensibine dayanmaktadır (Hengstrom, 1990). OluĢan bu diastereomerik tuzların birbirinden ayrılması ile rasemik yapıyı oluģturan izomerler birbirinden ayrılmıģ olur. Ancak bu iģlem esnasında rasemata ilave edilecek olan bileģiğin optikçe saflığının yüksek oranda olma esası çok önemlidir (ġekil 1.48.). i: isopropanol ii: tuzun parçalanması verim : %33 ee : %98 ġekil Diasteremerik tuz oluģumu ile enantiyomerlerin ayrılması Günümüzde kullanılmakta olan bir diğer metot ise, enantiyomerlerin kinetik yarılma metodudur. Bu metotda rasemik bileģik ile kiral bir reaktif arasında meydana gelen bir reaksiyon sonucunda enantiyomerlerden biri diğerine göre daha aktif olarak

62 52 reaksiyona girebilmektedir. Bu metotda enantiyomerlerden biri seçimli olarak reaksiyona girmekte, diğeri ise pratikte neredeyse hiç girmemektedir. Bu durumda reaksiyona girmeyen enantiyomer yaklaģık % 50 verimle dahi elde edilebilmektedir. Bu yüzden enantiyomerin yarılmasından bahsedilebilinir (ġekil 1.49.). Ancak bu metodunda büyük bir dezavantajı vardır. Bu elde edilmek istenen enantiyomerin teorik olarak en yüksek veriminin %50 yi geçememesidir. Çünkü diğer %50 lik kısımı diğer enantiyomer içermektedir. D-(-)-DIPT tbuooh rasemik %50 hızlı %50 yavaģ (sterik engelli) ġekil Kinetik yarılmada enantiyomerlerden birinin seçimli reaksiyonu Son yıllarda geliģtirilen diğer bir metot ile rasemik bir karıģımdan teorik olarak % 100 verimle bir enantiyomer elde edilebilmektedir. Dinamik kinetik yarılma olarak adlandırılan bu metot, gerçekte kinetik yarılma metodunun geliģmiģ bir Ģeklidir (ġekil 1.50.). EtOH EtOH (DHQD)2AQN yavaģ (DHQD)2AQN hzlı %0 %100 ġekil Dinamik kinetik yarılma ile teorik olarak %100 verimle enantiyomerin birinin seçimli sentezi Bu metotda, rasematı oluģturan her bir enantiyomer birbirlerine dönüģebilmekte ve enantiyomerlerden biri hızlı reaksiyona girmekte, diğeri ise; sterik engel gibi nedenlerden dolayı daha yavaģ reaksiyona girmektedir. Bu durumda enantiyomerleden

63 53 biri daima azalmaktadır. Diğer taraftan ise, baģlangıçtaki bileģik sürekli rasemleģmektedir. Bu durumda sonunda her iki enantiyomerden teorik olarak bitecek ve seçimli olarak istenilen enantiyomer elde edilebilecektir (ġekil 1.51.). Rhizopus arrhizus Ru (II) R-BINAP H2 verim %98 de %98, ee %99 verim %100 de %97, ee %96 H2 verim %70 de %98, ee %95 Baker's yeast Ru (II) S-BINAP verim %93 de %93, ee %86 ġekil Dinamik kinetik yarılma ile çeģitli reaktiflerle istenilen enantiyomerlerin ayrı ayrı seçimli sentezi Günümüzde modern teknikler olarak kromatografik, elektroforetik, spektroskopik, biyosensör ve membran teknikleri en yaygın olarak kullanılan ayırma metotlarını oluģturmaktadır. Spektroskopik metotlardan NMR spektroskopisinde Kiral çözme reaktifi (CSA) proton ve karbon atomlarının kimyasal kayma değerlerinde bir değiģikliğe yardımcı olmaktadır (ġekil 1.52.). Enantiyomerler NMR spektrumlarıyla kiral olmayan bir ortamda ayrılamaz. Çünkü rezonansları eģit miktarda kimyasal kaymadadır (izokron). Aksine diastereomerler ayrılabilir. Çünkü belli (kesin) rezonansları eģit olmayan kimyasal kaymadır (anizokron). NMR kullanılarak enantiyomerik saflığın belirlenmesi enantiyomerik bir karıģım, diastereomerler karıģımına çevirmek için kiral bir yardımcıya ihtiyaç duyar. Üç tip kiral yardımcı kullanılır. Bunlar; diastereomerlerden kiral türevlendirme reaktifi (CDA S ), kiral çözme reaktifi (CSA S ) ve kiral lantanit kaydırma reaktifi (CLSR S ) ki bu substrat enantiyomerleriyle diastereomerik komplekslerden oluģur. Kiral türevlendirme maddeleri güvenilirdir ve etkilidir. Ama deneysel olarak zahmetlidir. Kiral lantanit kaydırma reaktifleri de eģdeğer olarak etkilidir. Ancak uygulamaları deneme-yanılma yöntemine ihtiyaç duyar. Kiral çözme maddeleri verimli ve basittir. Ancak yeterince geliģmemiģtir ve Ģimdiye kadar uygulama oranları sınırlıdır (DemirtaĢ, 2009).

64 54 ġekil Rasemik 2-kloro mandelik asidin kiral ligand varlığındaki 1 H NMR spektrumu DSC metodu ise, numunedeki kiral ve -veya- kiral olmayan kirliliklerin giriģim yapmasına karģı duyarlı davranmasıdır (ġekil 1.53). (Eliel, 1994) Ancak yine de bu tekniklerin doğruluğu ve duyarlılığı çok yüksek değildir. ġekil Rasemik α-metilbenzilamonyum cinnamat ın DSC analiz grafiği* * Sol pik karıģımın erime entalpi grafiği, sağ pik (+) enantiyomerin erime entalpi grafiği Son yıllardaki en önemli geliģmelerden birisi de kiral bileģiklerin analizinde saf enantiyomerleri elde etmek için sıvı kromatografi metotların kullanılmasıdır. HPLC kullanılarak birçok bileģiğin saf enantiyomerleri elde edilmiģtir. HPLC sistemleri α 1,05 olan iki bileģik için iyi bir ayırma verir. Kiral durgun faz ile enantiyomerlerin karıģımının oluģturduğu diastereomerik kompleksler özdeģ olmayan kararlılıklara sahip olacaklar ve farklı zamanda kolondan ayrılacaklardır (Kendi, 2010). Bunun sayesinde günümüzde artık tarım sektöründen, β-bloker gibi çeģitli ilaç olabilecek bileģik enantiyomerlerin birbirinden ayrılmasına kadar kullanılmaktadır (Bioszeparacio, 2011). Kiral durgun faz olarak silikaya bağlanmıģ kiral moleküller kullanılabilir. (ġekil ve ġekil 1.55.).

65 55 ġekil Ticari olarak satılan Whelk-O 1 kiral kolunun kimyasal yapısı ibuprofen ġekil Ticari olarak satılan Whelk-O 1 kiral kolunun ibuprofenin HPLC analizi Optikce saflıktaki enantiyomerlerin avantajı çok olmasına rağmen rasematların ayrılması endüstriyel olarak hala çok büyük öneme sahiptir. Enantiyomerlerin ayrılması için çeģitli metotlar geliģtirilmiģtir. Bunlardan kiral membranlar ise preperatif amaçlı enantiyomerlerin birbirinden ayırma iģlemleri kullanımı daha yenidir, fakat bu teknik çok fazla geliģmemiģtir (Maier, 2001). Membranla gerçekleģen kütle transferi teknik olarak basit ve düģük enerji tüketimine sahip olmasından dolayı, membranlar endüstrüsinin son yıllarda kullandığı tekniklerdendir (Noble, 1995). Sıvı membranlar üç ana tip altında sınıflandırılmaktadır. Bunlar sıvı destek membranlar (SLM S ), hacimli sıvı membran (BLM S ) ve emülsiyon sıvı membran (ELM S ) dır. Bunlardan en yaygın olarak kullanılanı SLM S ve ELM S membran çeģitleridir.

66 56 Sıvı membranlar; donor ve akseptör fazı birbirinden ayıran, membran faz olarak isimlendirilen ve taģıyıcıyı içeren organik fazdan oluģur. Organik faz içerisindeki taģıyıcılar asidik, bazik ve nötral özellik gösteren maddelerdir ve bunlar geniģ bir endüstriyel alanda çoğu hidrometalurjik uygulamalarda yaygın olarak çalıģılmıģ ve kullanılmıģtır (Sengupta, 1988; Kocherginsky, 2007). Sıvı membran ile kiral yarılma yapabilmek için iki anahtar aģama vardır. Bunlardan birincisi iki izomerden birinin tercihli olarak kiral selektör ile etkileģmesidir. Ġkincisi ise her bir fazdaki serbest izomerin yanı sıra kiral reseptör ve onun kompleksinin membran fazda önemli ölçüde çözünürlüğünün çok, diğer fazlarda ise hemen hemen hiç olmamasıdır. Diğer bir değiģle kompleksleģmemiģ izomerin sadece kaynak ve/veya alıcı fazda çözünmesi veya organik fazda minimum çözünmesi, kiral resöptör ve kompleksleģmiģ izomerin sadece organik membran fazda çözünmesi esastır. Enantiyoseçici membranlar, her iki enantiyomerin organik faza olan farklı ilgisinden faydalanılarak enantiyomerleri seçimli olarak ayırabilmektedir. Burada ya membran materyalinin hacimli yapısı ya da kiral selektörlerin eklenmesiyle kiral tanınma çalıģmaları yapılabilmektedir. Örneğin polisakkaritler gibi hacimli gruplar bulunduran membranlar veya kaliksarenler gibi kiral selektör içerebilen yapılar kullanılmaktadır. Genel olarak enantiyoseçici membranlar sıvı membran ve katı membranları içermektedir. Sıvı membranda ise kiral selektör direk olarak sıvı membran fazda çözülür. Burada kiral selektörün hem kaynak fazda hem de alıcı fazda çözünmemesi önemlidir. Sıvı membranda izomerlerin alıcı fazda geri salınmasında genellikle ph veya konsantrasyon gibi etkiler rol oynamaktadır. Tipik olarak sıvı membran sistemi bir organik çözücü ile alıcı ve kaynak fazı teģkil eden iki su fazından oluģmaktadır (ġekil 1.56.). Sıvı membranlar hızlı, etkili ve yüksek madde tranferini sağlarlar (Pickering, 1997). ġekil Sıvı membranda ekstraksiyon prensibinin Ģematik gösterimi

67 57 2. KAYNAK ARAġTIRMASI Biyolojik sistemlerin bir çoğu amin, amino alkol, karboksilik asit ve amino asit grupları içerdikleri için, bu bileģiklerin enantiyomerik tanınması (chiral recognition) özel bir öneme sahiptir. Bu tip çalıģmalar, yaģayan sistemlerin fonksiyonlarının anlaģılmasına katkı sağladıkları gibi; asimetrik kataliz sistemlerinin ve yeni farmasötiklerin tasarımı için de yararlı bilgiler sağlar. Aminler ve substitüe amonyum bileģiklerinin sentetik reseptörlerle kiral tanınması üzerine yapılan araģtırmalar enantiyomerik olarak saf aminlerin hazırlanması, ayrılması, analizi ve biyolojik sistemlerle olan etkileģimlerinin açıklanmasında oldukça büyük öneme sahiptir (Kubo, 1995). Moleküler tanınma; reseptörlerin fonksiyonel gruplarının substratlarla hidrojen bağı, elektrostatik etkileģim ve hidrofobik etkileģim gibi non-kovalent etkileģimlerle oluģturduğu temel proseslerden biridir (Marchi-Artzner, 1988). Enantiyomerik ve moleküler tanınma çalıģmaları biyolojik moleküller arasındaki etkileģimleri anlamada değerli bilgiler sağlarken; biyokimyasal ve farmasötik çalıģmalarda, ayırma proseslerinde ve kataliz çalıģmalarında kullanıģlı molekülerin geliģtirilmesinde yeni perspektifler sunar (Reinhouldt, 1996). Bu nedenle, yeni ve etkili sentetik reseptörlerin özel hedef moleküller için dizayn edilmesi supramoleküler kimya ve analitik teknikler açısından daima önemli bir araģtırma alanı olmuģtur (Zhau, 2000). Taç eterler ve siklodekstrinlerden sonra üçüncü kuģak supramoleküller olarak adlandırılan kaliksarenler; fenol bazlı makrosiklik bileģiklerdir ve katyonlar, anyonlar ya da nötral moleküller ile kararlı ve seçici kompleksler oluģturabilme özelliklerine sahiptirler (Gutsche, 1983). Kiral tanınma özelliğini kaliksarenlere kazandırmada en yaygın kullanılan strateji, kiral yapıların kaliksaren molekülünün fenolik oksijen ya da bu birimlerin para pozisyonlarına bağlanmasıdır Kiral Tanınma Pena ve ark. suda çözünebilen (N-L-valinaçil) kaliks[4]aren (1) ve (N-Lalaninaçil) kaliks[4]aren (2) türevleri sentezlenmiģtir. Sentezlenen kiral kaliksaren türevleri kiral tanımaya olanak sağlayan dört tane aminoasit grubuna sahip olduğundan 1,1-binaftil hidrojen fosfat (BNHP), 1,1-bi-2-naftol (BINOL) ve 1,1-binaftil-2,2-diamin (BNA) yapıları için kapiler elektroforez (capillary electrophoresis) metoduyla kiral tanınma reaksiyonlarında kullanılmıģtır (Pena, 1997).

68 58 R1: -CH2CONHCH(COOH)CH(CH3)2 R2: -CH2CONHCH(COOH)CH3 1 2 BNHP Binol BNA Sırıt ve ark, yaptıkları bir çalıģmada kaliks[4]arenin fenolik O den tartarik ester bağlamıģ ve bu birimlerin para pozisyonundan farklı kiral aminler ile schiff bazı türevlerini sentezlemiģlerdir. Bu kiral kaliks[4]aren türevleri ile amino asit metil esterlerinin enantiyomerik tanınma çalıģması yapılmıģdır (Durmaz, 2007)

69 x x10-4 Absorbance x x Wavelenght (nm) ġekil C de 5 nolu bileģiğin kloroformdaki çözeltisine ( mol dm -3 ) mol dm -3 (D)-Phe-OMe. HCl in eklenmesi ile gözlenen spektral değiģimler Burada UV-Vis titrasyon metodu yardımıyla fenilalanin metil ester hidroklorür tuzunun belirli konsantrasyonda eklenmesiyle; kaliksaren türevinin UV-Vis da 400 nm de göstermiģ olduğu absorbans azalmakta, bunun yanında 340 nm de daha güçlü bir absorbans bandı oluģmaktadır. Bu çalıģma sonucunda kiral kaliksaren türevi (5) in, fenil alanin metil ester tuzunun enantiyomerleri arasında (K D /K L ) D enantiyomeri ile 4.36 kat daha güçlü bağ oluģturabildiğini göstermiģlerdir (Çizelge 2.1.). Çizelge 2.1. Kaliks[4]aren türevi 3 5 ile fenil alanin metil ester.hcl enantiyomerlerin kompleksleģmesi Kaliksaren türevi Enantiyomer K (x10-3 ) - G - H - S dm 3 mol -1 K D /K L (kjol/mol -1 ) (kjol/mol -1 ) (jol/mol -1 ) D L D L D L Sırıt ve ark. yaptıkları benzer bir çalıģmada kaliks[4]arenin fenolik birimlerinin seçimli olarak para pozisyonundan dialdehit türevine dönüģtürüldükten sonra kiral aminler ile schiff bazı türevlerini (6 8) sentezlemiģler ve bu maddelerin (R) ve (S) feniletil aminler ile yaptıkları kompleksi UV-Vis spektroskopisiyle incelemiģlerdir (Durmaz, 2006). R-feniletilamin ve S-feniletilamin ile 7 nolu bileģiğin kompleksleģme çalıģmasında bu bileģiğin (R) enantiyomeri ile 2.67 kat daha güçlü bir kompleksleģme gösterdiğini tespit etmiģlerdir.

70 Kubinyi ve ark. ise binaftil türevli kromojenik kiral kaliks[4]areni (9) sentezlemiģler ve absorpsiyon, floresans, CD spektroskopik yöntemlerini kullanarak fenilglisinol ile metilbenzil aminin enantiyomerlerinin tanınması için kullanmıģlardır. Absorpsiyon spektroskopisi ile bu bileģiğin feniletilamin (FEA) ve fenilglisinol (PheGlyOH) nun enantiyomerleri arasındaki kompleksleģmeyi çeģitli çözücülerde denemiģler ve toluen gibi çözücülerde kompleksleģme olmaz iken; aseton ve asetonitril gibi çözücülerde kompleksleģme olduğunu ispatlamıģlardır. 9 ġekil 2.2. BileĢik 9 un asetondaki 2x10-5 M çözeltisinin absorpsiyon spektrumu (a) saf haldeki (b) 10-3 R- FEA (c) 10-2 R-FEA (d) 10-3 S-FGlyOH (e) 10-2 S-FGlyOH,

71 61 Sırıt ve ark. azacrown halkalı kaliksaren türevleri (12 15) sentezlemiģler ve bu sentezledikleri bileģikleri UV-Vis titrasyon metoduyla alaninmetilesterin (AlaOMe) ve fenilalaninmetilesterinin (PheOMe) enantiyomerik tanınmasında kullanmıģlardır (Demirtas, 2009). 12: R = H 13: R = Me 10: R' = Br, R = H 11: R' = OTs, R = Me 14: R = H 15: R = Me Sentezlenen kaliks]4]aren türevinin (14) L-PheOMe nin D enantiyomerine göre, 2.08 kat daha iyi kompleks yaptığını göstermiģlerdir. Ayrıca kompleksleģme parametrelerini de incelemiģler ve L-PheOMe nin diğer enantiyomerine göre 7.56 J/mol daha fazla bir entropi ile kompleksleģme yaptığını hesaplamıģlardır (Çizelge 2.2.). OluĢan kompleksin muhtemel yapısı olarak da hidrojen bağlarının yanı sıra, π-π etkileģimde molekül kompleksleģmesinde ön plana çıkmakta olduğunu ileri sürmüģlerdir (ġekil 2.3.). ġekil 2.3. BileĢik 12 ile kiral aminoasit metil esterin muhtemel etkileģimi

72 62 Çizelge 2.2. Kiral reseptörler ile amino asitlerin kompleksleģmesinin termodinamik parametreleri Host Guest K (x10-3 ) dm 3 mol -1 K D /K L - G (kjol/ mol -1 ) G a - H (kjol/ mol -1 ) H b - S (jol/ mol -1 ) D-PheOMe.HCl L-Phe-OMe.HCl D-Ala-OMe.HCl L-Ala-OMe.HCl D-Phe-OMe.HCl L-Phe-OMe.HCl D-Ala-OMe.HCl L-Ala-OMe.HCl D-Phe-OMe.HCl L-Phe-OMe.HCl D-Ala-OMe.HCl L-Ala-OMe.HCl D-Phe-OMe.HCl L-Phe-OMe.HCl D-Ala-OMe.HCl L-Ala-OMe.HCl S c a G = G L G D b H = H L H D c S = S L S D Kiral tanınma ile ilgili en ilginç çalıģmalardan birisi de Shundo ve ark. tarafından gerçekleģtirilen bir çalıģmadır. Bu çalıģmada akiral bir reseptör ile rasemik yapıdaki karboksilik asit türevlerinin tanınması çalıģma yapılmıģ ve olumlu sonuçlar alınmıģtır. Bunun üzerine buradaki etkinin moleküler asimetriden kaynaklandığı sonucuna varılmıģtır. Bu çalıģmada, okzoporphyrinogen 16 türevi sentezlenmiģ ve mandelik asit (MA) ile α-hidroksi-2-naftilasetikasitin (HNAA) kiral tanınma reaksiyonunda kullanmıģlardır (Shundo, 2009). UV-Vis spektrumunda 512 nm dalga boyunda absorbans gösteren 16 numaralı bileģik, R-MA in titrasyonu ile bu dalga boylarında azalma ve 789 nm de yeni bir dalga boyunda ortaya çıkmaktadır. Görünür bölgede olduğu için kompleksleģmenin rengi de pembe olarak gözlenmiģtir. Ayrıca 357 ve 643 nm de iki farklı isobestik nokta oluģmuģtur. Bu çalıģmada ayrıca UV-Vis tekniği ile elde edilen sonuçlar 1 H NMR analizi ile de doğrulanmıģtır. BileĢik 16 nın 1 H NMR analizi yapıldığında spekturm üzerinde singlet olarak görülen bazı piklerin rasemik MA ilavesi ile sadece aģağı alana kaydığı görülürken, R-MA ilavesi ile bu piklerin özellikle 7.56 ppm deki pikin yarıldığı görülmektedir. Buradan enantiyomerik saflığı belli olmayan bir mandelik asitin enantiyomerik saflığı belirleme metodu geliģtirdiklerini göstermiģlerdir.

73 H NMR titrasyonu ile Wang ve ark. enantiyomerik tanınma çalıģmasına baģka bir örnektir. Bunun için çeģitli kiral amino alkol türevleri sentezlemiģler ve N-korunmuĢ (N-protected) amino asit ve karboksilik asit türevlerinin enantiyomerik çalıģmalarını yapmıģlardır (Wang, 2008). Liu ve ark.; yapısında kaliksaren dibrom 22 bileģiği ile 1,2-difenil-1,2- okzilamino reaksiyonu sonucu, yapısında kiral amino alkol türevi bulunan kalikscrown 23 bileģiğini sentezlemeyi baģarmıģlar ve bu bileģiği 1 H NMR analizi ile rasemik mandelik asitin enantiyomerik tanınmasında kullanmıģlardır (Liu, 2006). Elde ettikleri analiz sonucunda kompleksleģmenin 1:1 olduğunu ve K as /K ar oranının da 102 olduğunu tespit etmiģlerdir

74 64 ġekil 2.4. (a) Kalikscrown 23 ün 1 H NMR spektrumu (b) Rasemik MA in 1 H NMR spektrumu (c) Kalikscrown 23 (5 mm) ile rasemik MA (5 mm) CDCl 3 deki kompleksinin 1 H NMR spektrumu Sırıt ve ark. yaptıkları bir çalıģmada tartarik ester yapıları içeren kiral kaliks[4]aren türevlerini sentezlemiģlerdir (Karakucuk, 2006). Bu çalıģmada sentezlenen kaliksaren bileģiklerinin NMR spektroskopisiyle 1,2-propandiol ve serin metil estere karģı kiral tanıma yeteneklerini incelemiģlerdir (ġekil 2.5.). 24 Konuk (guest) olarak kullanılan serinmetilester (SerOMe) in yapısında bulunan CH 2 protonları normalde 4.10 ppm de triplet (t) olarak sinyal verirken, kaliksaren

75 65 türevi 24 ün varlığında CDCl 3 içinde yapılan 1 H NMR analizinde, bu pikin yukarı alana kayarak ppm de multiplete yarıldığı görülmüģtür. ġekil 2.5. CDCl 3 çözücü içerindeki 400 MHz 1 H NMR spektrumları (a) Rasemik SerOMe, (b) Rasemik SerOMe ile kiral reseptör 24 (c) Kiral reseptör 24 Literatür bilgilerinden görüldüğü gibi moleküler tanınma ve özellikle enantiyomerik tanınma, araģtırma alanları içerisinde geniģ Ģekilde yer almıģ güncel bir konudur. Moleküler tanınma için kiral reseptörlerin sentezi ve tasarımı pek çok biyolojik aktivitede kiralliğin rolünden dolayı bilim adamlarını cezb etmiģtir. Özellikle amin, amino alkol, amino asit ve karboksilik asit gibi pek çok kimyasalın baģlangıç materyali olabilen bileģiklerin enantiyomerik tanınması ayrı bir öneme sahiptir. Bu bileģiklerin biyolojik ve farmokolojik aktiviteye sahip olabilmeleri de enantiyomerlerin tanınma ihtiyacında da ayrı bir rol oynamıģtır. Bu yüzden biz de bu çalıģmada biyolojik ve farmakolojik özelliğe sahip konuk moleküller seçerek, bunların enantiyomerik tanınması için kiral reseptör olabilecek moleküller tasarlamaya ve sentezlemeye çalıģtık. Bizim hedef olarak seçtiğimiz moleküllerin karboksilik asit olmasından dolayı, literatüre uygun olarak kiral amino alkol türevleri tasarladık ve bunların kiral resptör olarak kullanılıp-kullanılamayacağını 1 H NMR analiz metoduyla belirlemeye çalıģtık.

76 Sıvı Membran ile Enantiyomerlerin Seçimli TaĢınması Farmasötik endüstrinin enantiyomerik olarak saf bileģenlere olan ihtiyacı, bu bileģiklerin kullanılabilirliği açısından öneme sahiptir. Enantiyomerlerin her birinin canlı organizmada farklı özellik gösterebilmesi bunların ayrı ayrı ve saf olarak elde etmenin önemini birkez daha gün yüzüne çıkartmıģtır. Enantiyomerik saflıkta bir ürün elde etmenin; asimetrik sentez, fermantasyon, doğal kaynaklardan ve rasematların yarılması gibi çeģitli yolları mevcuttur. Günümüzde asimetrik sentez metotları çok geliģmesine rağmen, endüstride enantiyo saf ürün elde etmenin en önemli kaynağı rasematların yarılması gelmektedir. Ferreira ve ark. sıvı membran metodu ile taģıyıcı olarak perasetilat-βsiklodekstrin (TA-βCD) i organik fazda kullanmıģlardır (Ferreira, 2006). Su fazında ise, enantiyomerlerden biri contraseptive (ġekil 1.43.), diğeri β-bloker olan propanolol ü kullanmıģlardır. Bu çalıģmada, kaynak (source) faz ve alıcı (receiving) faz arasındaki ph ın taģınmaya olan rolü ortaya konmuģ ve her iki faz arasında herhangi bir ph farkı olmadığı zaman (ph = 5) enantiyomerlerin yaklaģık olarak aynı taģındığı, sonuç olarak enantiyomerik saflaģtırmanın mümkün olmadığını göstermiģlerdir. Ancak her iki su fazı arasında belirli bir ph farkı olduğunda (source faz ph = 5; receiving faz ph = 3), propanolol ün seçimli taģındığını tespit etmiģlerdir (ġekil 2.6.). Aynı ph kullanıldığı zaman enantiyomerik aģırılığın (ee) %5 lerde kaldığı, farklı ph larda ise %30 lara kadar çıkabildiği gözlenmiģtir. ġekil 2.6. Aynı ve farklı ph larda 5 mm lık propanololün zamanla %ee değiģimi BaĢka bir çalıģmada, Hadik ve ark. kiral selektör olarak N-3,5-dinitrobenzoil-Lalanin-oktilester bileģiğini kullanarak D, L laktik asit ve D, L-alanin bileģiklerini enantiyoseçici olarak ayrılmalarını incelemiģlerdir (Hadik, 2002). Kiral selektör ile D, L

77 67 laktik asitin seçimli taģınmasında; en iyi ayrımın 92 saat sonra ayrılma faktörünü (α) 2.00 olarak, enantiyo aģırlığı ise %33.50 olarak tespit etmiģlerdir. Benzer sonuçları D, L alanin ile yapılan çalıģmada da gözlemlemiģler ve 95 saat sonunda %27 gibi bir ee ye sahip olduğunu bildirmiģlerdir (Çizelge 2.3.). Çizelge 2.3 D, L Laktik asitin flux, ayrılma faktörü (α) ve %ee değerlerinin zamana göre değiģimi Flux (10-4 mol m -2 h -1 ) Zaman D-Laktik L-Laktik (saat) asit asit α %ee Enantiyomerlerin seçimli taģınmasında kullanılan bir baģka kiral selektör ise cinchonidine bileģiğidir. Kiral taģıyıcı olarak cinchonidine kullanılarak Stella ve ark., rasemik mandelik asit, fenil alanin ve fenil glisinin enantiyomerlerinin seçimli taģınmasını araģtırmıģlardır (Stella, 2002). AraĢtırma sonucunda fenil alanin için herhangi bir enantiyoseçimlilik gözleyemezken, mandelik asit için ayrılma faktörü 1.50; fenil glisin için ise 0.90 D seçici oluğunu göstermiģlerdir (Çizelge 2.4.). Çizelge 2.4. Alıcı fazdaki farklı ph lardaki enantiyomerik zenginleģtirme ph D, L-MA D, L- PheAlanine D, L-PheGly 2.5 a b b b c d a HCl; b sitrik asit/sitrat buffer; c deiyonize su; d TRIS/HCl buffer BaĢka bir çalıģmada, Pickering ve ark Bakır (II) N-desil-L-hidroksiprolin türevinin organik faz olarak kullanıldığı membran çalıģmasında, fenilalanin için enantiyoseçiciliği araģtırmıģlar; bunun için kaynak ve alıcı fazların ph değerlerinin aynı ve farklı olduğu zamanda enantiyoseçicilik üzerine etkisini incelemiģlerdir (Pickering, 1997). Yapılan çalıģmada fenilalanin miktarının 10 dakika gibi kısa bir sürede bile çok hızlı değiģimler gösterdiğini bildirmiģlerdir. ph kontrollü ve kontrolsüz yapılan her iki çalıģmada da D ve L enantiyomerlerinin farklı ekstrakte olduğu ve D-fenilalaninin daha büyük bir oranda kaynak fazdan uzaklaģtığını tespit etmiģler. Bununla beraber her iki su

78 68 fazının ph değeri aynı olduğu zaman sistemin daha az miktarda maddenin geçiģine izin verdiği; ph değerinin farklı olduğunda ise daha çok geçiģin olduğunu göstermiģlerdir (ġekil 2.7.). ġekil 2.7. Emilsiyon sıvı membran tekniğinde ph ın enantiyoseçiciliğe zamanla etkisi Açık iģaretler farklı ph (ph lar kaynak için 5.0; alıcı için 1.0), koyu renkli iģaretler her iki fazın aynı ph (= 5.5) a sahip Koz`bial ve ark., α-d-mannopiranosit birimli kiral taçeter türevi 25 i sentezleyerek bunun çeģitli amino asitler ile hem sıvı-sıvı ekstraksiyon özelliğini hem de membran çalıģmasındaki enantiyoseçiciliklerini incelemiģ ve bu iki tekniği birbiri ile karģılaģtırmıģlar (Koz'bial, 1998). Bu çalıģma sonucunda ekstraksiyon uygulamasında enantiyoseçiciliğin Trp > PheAla > PheGly Ģeklinde L enantiyomerlerini seçici olduğunu tespit etmiģlerdir. Bunun yanında membran uygulamasında da aynı sıra ile enantiyoseçicilik gösterdiğini belirtmiģlerdir. Ancak ekstraksiyon uygulamasında Trp için α E oranı iken, membran uygulamasında bu oran 5 kattan daha küçük bir değerle α T 2.08 olarak hesaplamıģlardır (Çizelge 2.5.). 25

79 69 Çizelge 2.5. ÇeĢitli aminoasitlerin sıvı-sıvı ekstraksiyonu ile ve membran ile enantiyoseçiciliği Aminoasit k a (x10-2 ) α E J (mol m -2 s -1 ) α T L-PheGly D-PheGly L-PheAla D-PheAla L-Trp D-Trp α E = k a (L) / k a (D) α T = J (L) / J (D) veya α T = J (D) / J (L) Sessler ve ark. yaptıkları çalıģmada; sapphyrin lasalocid bileģiklerini sentezlemiģ ve bunların amino asitlere karģı bir sıvı membranda enantiyoseçiciliğini belirlemiģlerdir (Sessler, 1998). Bu çalıģma sonucunda phenylalanine > tryptophan > tyrosine Ģeklinde bir enantiyoseçicilik gözlemlemiģlerdir. ġekil 2.8. Aminoasitlerin bileģik 26 ile taģınmasındaki muhtemel mekanizma Baragana ve ark. yaptıkları bir çalıģmada, çeģitli kiral reseptörler sentezlemiģler ve bunları N-asetil-aminoasit türevlerinin enantiyoseçiciliğinde etkisini araģtırmıģlardır (Baragana, 2002). Bu çalıģmada sentezlenen 26 nolu bileģiğin, sıvı membran uygulaması sonucunda; N-asetilfenilalanin bileģiğini % 70 lere varan bir enantiyomerik aģırılık (ee) ile taģıdığını gözlemiģlerdir. Ayrıca hollow fiber membran uygulaması ile hem kaynak fazın, hem de alıcı fazın belirli zaman aralıklarında analizleri sonucunda enantiyomerik aģırılığın değiģimini incelemiģlerdir (ġekil 2.9.).

80 70 ġekil 2.9. BileĢik 26 ile N-Ac-PheAla nin membran uygulamasındaki ee nin zamanla kaynak ve alıcı fazdaki değiģimi Rasemik bileģiklerin membran uygulamaları ile enantiyoseçicilik çalıģmaları henüz çok çok az iken kaliks[4]aren türevleri ile ilgili henüz çalıģmalar hiç yok denilecek kadar azdır. Bununla beraber kaliks[4]arenlerin çeģitli membran uygulamaları da vardır. Bunlar iyon ya da molekül taģıma Ģeklindedir. Membranda kaliks[4]arenlerin uygumaları ile ilgili olarak Kim ve ark. (Kim, 2010) kaliksarenin karboksilik asit ve amit türevlerini sentezleyerek bunların L-amino asit metil esterlerinin seçimli taģınmasını incelemiģlerdir (ġekil 2.10.). Sonuçta 27 ve 31 nolu bileģiklerin diğerlerine göre amino asit metil esterleri seçimli olarak taģıdıklarını tespit etmiģlerdir.

81 R' = OH R'= NHCH(CH2OH)2 R'= NHC(CH2OH) R' = OH R'= NH(CH2)2O(CH2)2OH ġekil Aminoasit metil esterlerin membran ile taģınmasıda kullanılan kaliks[4]aren türevleri Buna göre L-TrpOMe i 27 nolu kaliks[4]aren türevi % 98 taģıma yapmaktayken, 31 nolu kaliks[4]aren türevinin % 87 taģıma yaptığını belirtmiģlerdir. Buna karģılık L-PheOMe için bu değerler 27 için % 88 olarak belirlenirken, 31 için % 86 olarak tespit etmiģlerdir. Bu tezde; sentezlenen kiral yapıdaki kaliksarenlerin membran uygulamalarında enantiyoseçici özellikleri belirlendi. Bilindiği gibi kaliksarenlerin halkalı yapısından dolayı konak-konuk (host-guest) türü etkileģimleri göstermesi enantiyomerik tanınmadaki etkisinin son yıllarda ön plana çıkması bu çalıģmanın önemli nedenlerindendir.

82 72 3. MATERYAL VE METOT 3.1. Kullanılan Kimyasal Maddeler ve Çözücüler Bu çalıģmada kullanılan kimyasal maddeler ve çözücüler; Merck, Acros, Fluka, Aldrich ya da Sigma gibi firmalarından satın alındı. Ayrıca gerekli olan bazı baģlangıç maddeleri laboratuar Ģartlarında sentezlendi. BaĢlangıç maddeleri ve ara maddelerin sentezi inert atmosfer gerektirdiğinden tüm cam malzemeler 120 C de etüvde bir gece bekletildikten sonra kullanıldı. Maddeler reaksiyon ortamına kuru enjektörler yardımıyla eklendi (Syringe Technique). Çözücülerin çoğu kuru olarak kullanıldı. Bunun için kloroform, metanol, etilasetat ve hekzan gibi ekstra saf özellik isteyen çözücüler, önce destile edildikten sonra 4 A luk moleküler elek (molecular sieve) üzerinde saklandı. Toluen, asetonitril ve DMF ise; CaH 2 üzerinden destile edilip kurutulduktan sonra N 2 atmosferi altında 4 A luk moleküler elekler veya sodyum metali parçacıkları üzerinde muhafaza edildi. Aseton; susuz CaCl 2 üzerinden destile edilip 4 A luk moleküler elekler içerisinde saklandı. THF ise; çözücü saflaģtırma düzeneği kurularak sodyum/benzofenon üzerinde N 2 atmosferinde geri soğutucu altında kaynatılarak (refluks) taze olarak kullanıldı. Katı maddeler 1 2 gün 110 C de etüvde bekletildikten sonra desikant olarak mavi renkli silika boncuklarının kullanıldığı vakum desikatöründe muhafaza edildir. Reaksiyonlar Ġnce Tabaka Kromatografisi (ĠTK) ile izlenerek ürünlerin pek çoğu flaģ kromatografi ile saflaģtırıldı. ĠTK da TLC aluminium sheet Merck 60 F 254 silika gel kartlar kullanılırken, kolon ve flaģ kromatografide adsorban olarak Silika Gel 60 ( Mesh) kullanıldı. Reaksiyon sonrası ekstraksiyon iģlemlerinde organik fazı kurutmak için susuz MgSO 4 kullanıldı Kullanılan Cihazlar Erime noktası tayinleri, Electrothermal 9100 marka cihaz ile yapıldı ve literatürle karģılaģtırıldı. IR spektrumları Elmas-ATR problu Perkin Elmer FTIR-100 spektrometresinden alındı. UV spektrumları Perkin-Elmer Lambda 25 UV-Vis recording spektrometresinden alındı. 1 H NMR, 13 C NMR, H-H Cosy ve 13 C Dept spektrumları çözücü olarak CDCl 3 kullanılarak Varian 400MR model 400 MHz spektrometre ile alındı. NMR

83 73 spektrumunda kayma değerleri ( ) ppm cinsinden, protonların eģleģme sabitleri (J) Hz cinsinden belirtildi. Elemental analiz verileri Leco CHNS-932 cihazından elde edildi. Optikçe aktif bileģiklerin çevirme açıları kloroformda çözülerek Atago AP-100 Automatic Polarimeter marka polarimetre ile ölçüldü. Tüm sulu çözeltiler, Millipore Milli-Q Plus su saflaģtırma cihazından elde edilen saf su ile hazırlandı. ph ölçümleri ise Orion digital ph metre ile yapıldı Sentez ÇalıĢmaları Kaliks[4]aren baģlangıç maddelerinin sentezi ,26,27,28-tetrahidroksi-5,11,17,23-(tetra-ter)bütil-kaliks[4]aren in Sentezi (1) NaOH HCOH C 1 ġekil 3.1. p-ter-bütilkaliks[4]aren 'in sentezi 1 L lik iki boyunlu bir balona p-ter-bütilfenol (100 g, mol), NaOH (1.2 g, 0.03 mol) ve %37 lik formaldehit (62.3 ml, 0.83 mol) alınır. Reaksiyon karıģımı yağ banyosu içerisinde C de sıcaklık sabit tutularak ve balonun ağzı açık tutularak yaklaģık 2 saat boyunca ısıtılır. Bu esnada karıģım sarı renkli ve viskoz bir hal alır ve tamamen reçinemsi Ģekilde katılaģır. Oda sıcaklığına soğutulan reaksiyon karıģımı üzerine 800 ml difenileter ilave edilerek süspanse edilir. N 2 atmosferi altında yaklaģık 120 C de ortamdaki suyun tamamen çıkması sağlanır. Su çıkıģı tamamlandıktan sonra karıģım 3 saat boyunca refluks edildiği zaman rengi kahverengimsi-siyah olur. Oda sıcaklığına soğutulan karıģımın üzerine 1 L etilasetat ilave edilerek oda sıcaklığında 1 saat karıģtırılır. OluĢan bej renkli çökelek süzülüp (2x100 ml) etilasetat ile yıkanır. Sonra (2x100 ml) seyreltik asetik asit (0.1 M) ile yıkanıp asetik asit kokusu gidene kadar üzerinden saf su geçirilir. Son kez yine 100 ml etilasetatla yıkanarak elde edilen bej renkli katı etüvde bir gece kurumaya bırakılır. Ham ürün toluenden

84 74 yeniden kristallendirilerek parlak beyaz renkli kristaller Ģeklinde 25,26,27,28-tetrahidroksi- 5,11,17,23-(tetra-ter)bütilkaliks[4]aren (1) elde edilir. (66.5 g, %62); E.N.: 344 C (Lit C, Gutsche 1990). 1 H NMR (CDCl 3 ): δ (ppm) 1.20 (s, 36H, But), 3.45 (d, 4H ArCH 2 Ar), 4.25 (d, 4H, ArCH 2 Ar), 7.05 (s, 8H, ArH), (s, 4H, OH) ,27-dietoksikarbonilmetoksi-26,28-dihidroksi -5,11,17,23-(tetra-ter)bütilkaliks[4]aren (2) Aseton 1 2 ġekil 3.2. p-ter-bütilkaliks[4]aren 'in dietil ester bileģiğinin eldesi 5 g (7,73 mmol) p-ter-butil kaliks[4]aren (1) ve 2.92 g (21.08 mmol) K 2 CO 3, 350 ml aseton içersinde 1 saat azot atmosferi altında oda sıcaklığında karıģtırılır. Elde edilen karıģıma 4.03 g (26.34 mmol) BrCH 2 COOC 2 H 5 ilave edilir. Reaksiyon karıģımı refluks edilir ve reaksiyon ince tabaka kromatografisi ile izlenerek bitirilir. Reaksiyon karıģımı süzülür. Çözücü vakum altında uzaklaģtırılır. Geride kalan katı CH 2 Cl 2 ile çözülerek 2 N HCl çözeltisi ile ekstrakte edilir. Organik faz ayrılarak MgSO 4 ile kurutulur. Organik fazın çözücüsü uçurulduktan sonra CH 2 Cl 2 /MeOH karıģımından yeniden kristallendirilir. BileĢik 2, % 77 verimle elde edildi. E.N.: C (Lit., C, Collins 1991) IR (KBr) cm (OH) ve 1755 (C=O); 1 H NMR (CDCl 3 ) ppm: 0.96 (s, 18H, But), 1.24 (s, 18H, But),1.30 (t, 6H, CH 3, Et), 3.25 (d, J = 12.6 Hz, 4H, ArCH 2 Ar), 4.23 (q, 4H, CH 2, Et), 4.48 (d, J = 12.6 Hz, 4H, ArCH 2 Ar), 4.75 (s, 4H, OCH 2 CO), 6.91 (s, 4H, ArH), 7.11 (s, 4H, ArH), 7.12 (s, 2H, ArOH).

85 8 EtOH 75 EtOH propanol EtOH reflaks propanol reflaks 3 2-propanol reflaks 2-propanol reflaks 6 EtOH ġekil 3.3. Yapısında hem primer amin, hem de sekonder amin taģıyan kiral β-hidroksi aminlerin sentezi

86 76 EtOH EtOH 2-propanol reflaks propanol reflaks 2-propanol reflaks EtOH 22 ġekil 3.4. Yapısında hem primer amin, hem de sekonder amin taģıyan kiral β-hidroksi aminlerin sentezi

87 BileĢik 8 11 ve için genel prosedür (R)-( )-N-(2,3-epoksipropil)ftalimid 3 (102 mg, 0.50 mmol) bileģiği azot altında soğutulmuģ bir balonda 0 C deki bir buz banyosunda 2-propanolde (10 ml) çözülür ve bu sıcaklıkta, çözelti 30 dakika süreyle karıģtırılır. Amin bileģiği (0.60 mmol, 1.2 eq) nin 2- propanoldeki (10 ml) çözetisi azot altında soğutulmuģ bir baģka balonda hazırlanarak ana reaksiyon balonuna damla damla ilave edilir ve karıģımın bu sıcaklıkta 30 dakika karıģtırılması sağlanır. Daha sonra reaksiyon balonu buz banyosundan çıkartılarak oda sıcaklığına gelmesi sağlanır. Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında her bir ürün için belirtildiği sürece kaynatılır. ĠTK ile baģlangıç maddesinin bitimiyle çözücü vakum altında uzaklaģtırıldıktan sonra β-hidroksi amin bileģikleri flaģ kromatografi (CHCl 3 :MeOH; 20:1) ile ayrılarak saflaģtırılır ve CHCl 3 :Hekzan karıģımından kristallendirilir [(2R)-2-hidroksi-3-[[(1R)-2-hidroksi-1-fenil-etil]amino]propil] isoindol -1,3- dion (8) Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 7 saat kaynatılır. BileĢik 8 %83 verimle elde edilir. EN : C, beyaz kristal; 25 α D = + 32 (c 0.75, CHCl 3 ); IR (KBr): 3355, 1772, 1710, 1615 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ H (ppm) 7.76 (dd, J = 3.2, 2.3 Hz, 2H, ArH), 7.65 (dd, J = 2.9, 2.5 Hz, 2H, ArH), ( m, 5H, ArH), (m, 1H, CHOH), (m, 4H, NCH 2 CH ve ArCHCH 2 ), 3.53 (t, J = 8.6 Hz, 1H, ArCHCH 2 ), (m, 5H, NH ve OH ve NHCH 2 ). 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ C (ppm) 169.0, 140.2, 134.4, 132.1, 128.9, 128.0, 127.4, 123.7, 69.0, 67.2, 64.9, 50.5, Anal. Hesaplanan C 19 H 20 N 2 O 4 (340.37): C, %67.23; H, %5.96; N, %8.24; Bulunan: C, %67.41; H, %6.03; N, %8.19.

88 [(2R)-2-hidroksi-3-[[(1S)-1-fenil-etil]amino]propil]isoindol-1,3-dion (9) Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 36 saat kaynatılır. BileĢik 9 %91 verimle elde edilir. EN : C, beyaz kristal; 25 α D = 16 (c 1, CHCl 3 ); IR (KBr): 3348, 1767, 1708, 1615 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ H (ppm) 7.77 (dd, J = 3.2; 2.3 Hz, 2H, ArH), 7.64 (dd, J = 3.2; 2.3 Hz, 2H, ArH), (m, 5H, ArH), (m, 1H, NCH 2 CHOH), (m, 2H, NCH 2 CH ve NCHCH 3 ), 3.61 (dd, J = 5.1; 9.0 Hz, 1H, NCH 2 CH), 2.58 (dd, J = 3.9; 8.6 Hz; 1H, NHCH 2 CH), 2.37 (dd, J = 5.5; 7.0 Hz; 1H, NHCH 2 CH), (m, 2H, NH ve OH), 1.29 (d, J = 6.6 Hz, 3H, NHCHCH 3 ). 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ C (ppm) 168.9, 145.3, 134.3, 132.2, 128.7, 127.2, 126.7, 123.6, 68.4, 58.4, 50.4, 42.1, 24.6, Anal. Hesaplanan C 19 H 20 N 2 O 3 (324.37): C, %70.42; H, %6.23; N, %8.61; Bulunan C, %70.51; H, %6.25; N, % [(2R)-2-hidroksi-3-[[(1R,2S)-2-hidroksiindan-1-il]amino]propil] isoindolin-1,3- dion (10) Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 15 saat kaynatılır. BileĢik 10 %93 verimle elde edilir. EN : C, beyaz kristal; 25 α D = + 48 (c 0.5, CHCl 3 ); IR (KBr): 3364, 1772, 1703, 1614 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ H (ppm) 7.80 (dd, J = 5.5, 3.0 Hz, 2H, ArH), 7.68 (dd, J = 5.5, 3.0 Hz, 2H, ArH), (m, 1H, ArH), (m, 3H, ArH), 4.39

89 79 (td, J = 5.1, 2.5 Hz, 1H, NCH 2 CHOH), (m, 2H, NHCHCHOH ve NHCHCHOH), 3.80 (dd, J = 5.6, 1.8 Hz, 2H, NCH 2 CH), 2.97 (d, J = 5.1 Hz, 1H, CHCHCH 2 CH), 2.91 (d, J = 2.4, 1H, CHCHCH 2 CH), 2.86 (d, J = 5.8 Hz, 2H, CHCHCH 2 NCH), (m, 3H, NH ve OH); 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ C (ppm) 169.1, 142.3, 140.9, 134.5, 132.1, 128.3, 127.0, 125.8, 124.2, 123.8, 71.7, 69.9, 66.7, 52.2, 42.4, Anal. Hesaplanan C 20 H 20 N 2 O 4 (352.15): C, %68.24; H, %5.71; N, %7.92; Bulunan: C, %68.31; H, %5.74; N, % [(2R)-2-hidroksi-3-[[(1R)-1- (hidroksimetil) propil]amino]propil] isoindolin- 1,3-dion (11) Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 24 saat kaynatılır. BileĢik 11 %73 verimle elde edilir. EN : C, beyaz kristal; 25 α D = - 24 (c 0.75, CHCl 3 ); IR (KBr): 3123, 1769, 1705, 1612 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ H (ppm) 7.74 (dd, J = 2.9, 5.4 Hz, 2H, ArH), 7.64 (dd, J = 2.9, 5.5 Hz, 2H, ArH), (m, 1H, NCH 2 CHOH), 3.69 (tdd, J = 14.8, 10.7, 5.6 Hz, 2H, NCH 2 CHOH), (m, 4H, NH, OH ve CHCH 2 OH), 3.29 (dd, J = 6.8, 11.1 Hz, 1H, CHCH 2 OH), (m, 2H, NHCH 2 CHOH), ( m, 1H, NHCH), (m, 2H, CH 2 CH 3 ), 0.82 (t, J = 7.5 Hz, 3H, CH 2 CH 3 ); 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ C (ppm) 167.7, 133.0, 130.9, 122.4, 67.3, 61.9, 59.7, 48.8, 40.9, 22.8, 9.3. Anal. Hesaplanan C 15 H 20 N 2 O 4 (292.14): C, %61.62; H, %6.95; N, %9.55; Bulunan: C, %61.69; H, %6.98; N, %9.63.

90 [(2R)-3-(dibenzilamino)-2-hidroksi-propil]isoindolin-1,3-dion (19) Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 8 saat kaynatılır. BileĢik 19 %84 verimle elde edilir. EN : C, beyaz kristal; 25 α D = (c 1.32, CHCl 3 ). IR (KBr): 3468, 1771, 1704, 1613 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ H (ppm) 7.75 (dd, J = 3.1, 5.5 Hz, 2H, ArH), 7.62 (dd, J = 3.1, 5.5 Hz, 2H, ArH), (m, 10H, ArH), (m, 1H, NCH 2 CHOH), (m, 3H, NCH 2 CH ve NCH 2 Ar), 3.55 (dd, J = 7.3, 14.1 Hz, 1H, NCH 2 CH), 3.43 (d, J = 13.3 Hz, 2H, NCH 2 Ar), 2.49 (d, J = 6.6 Hz, 2H, CHCH 2 N), (m, 1H, OH); 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ C (ppm 168.7, 139.3, 132.4, 130.5, 128.4, 127.9, 127.2, 123.7, 66.4, 61.5, 58.9, 55.2, 45.9; Anal. Hesaplanan C 25 H 24 N 2 O 3 (400.18): C, %74.98; H, %6.04; N, %7.00; Bulunan C, %75.06; H, %6.05; N, % [(2R)-2-hidroksi-3-indolin-1-il-propil]isoindolin-1,3-dion (20) Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 7 saat kaynatılır. BileĢik 20 %64 verimle elde edilir. EN : C, sarı kristal; = (c 1.53, CHCl 3 ). IR (KBr): 3460, 1764, 1698, 1605 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ H (ppm) (m, 2H, ArH), (m, 2H, ArH), (m, 2H, ArH), 6.70 (t, J = 7.4 Hz, 1H, ArH), 6.56 (d, J = 7.8 Hz, 1H, ArH), (m, 1H, OHCH), 3.90 (d, J = 5.9 Hz, 2H, NCH 2 CH), 3.51 (q, J = 8.6 Hz, 1H, NCH 2 ), 3.35 (q, J = 8.6 Hz, 1H, NCH 2 ), (m, 2H, NCH 2 CH), (m, 2H, NCH 2 CH 2 ), 2.79 (d, J = 4.1 Hz, 1H, OH); 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ C (ppm) 168.9, 152.7, 134.3, 132.2, 130.1, 127.6, 124.8, 123.7, 118.9, 107.8, 68.5, 55.4, 55.2, 42.4, 29.0;

91 81 Anal. Hesaplanan C 19 H 18 N 2 O 3 (322.31): C, %70.82; H, %5.63; N, %8.72; Bulunan C, %70.86; H, %5.66; N, % [(2R)-2-hidroksi-3-pirolidin-1-il-propil]isoindolin-1,3-dion (21) Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 16 saat kaynatılır. BileĢik 21 %56 verimle elde edilir. EN : C, beyaz kristal; = (c 1.47, CHCl 3 ); IR (KBr): 3460, 1764, 1698, 1605 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz,CDCl 3 ): δ H (ppm) 7.85 (dd, J = 3.1, 5.5 Hz, 2H, ArH), 7.71 (dd, J = 3.1, 5.5 Hz, 2H, ArH), (m, 1H, NCH 2 CHOH), 3.77 (ddd, J = 6.8, 13.7, 14.5 Hz, 2H, NCH 2 CHOH), (m, 3H, CHCH 2 OH ve NCH 2 CH 2 ), (m, 3H, CHCH 2 OH ve NCH 2 CH 2 ), (m, 4H, NCH 2 CH 2 ); 13 C-NMR (100 MHz,CDCl 3 ) δ C (ppm) 168.8, 134.2, 132.3, 67.0, 59.7, 54.3, 42.4, 23.9; Anal. Hesaplanan C 19 H 18 N 2 O 3 (322.31): C, %65.7; H, %6.60; N, %10.2; Bulunan C, %65.9; H, %6.60; N, % BileĢik ile için genel presedür Yapısında β-hidroksi amin bulunan ftalimid bileģikleri (8 11 ve (1.0 mmol)) etanolde (10 ml) oda sıcaklığında çözülür ve çözelti 30 dk süreyle bu sıcaklıkta karıģtırılır. Bu aģamadan sonra üzerine hidrazin mono hidrat (N 2 H 4.H 2 O) çözeltisi (0.50 ml) ilave edilir ve reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında her bir reaksiyon için belirtildiği sürece kaynatılır. ĠTK ile izlenen reaksiyonda baģlangıç maddesinin bitimi ile çözücü vakum altında uzaklaģtırıldıktan sonra kalan sarı yağımsı ham ürün CHCl 3 (15 ml) de çözülür ve doygun NaHCO 3 (2x5 ml) çözeltisi ile ekstraksiyon yapılır. Organik faz MgSO 4 ile kurtulduktan sonra, çözücü kuruluğa kadar uçurulur ve baģka herhangi bir saflaģtırma iģlemine tabi tutulmadan bir sonraki basamağa geçilir.

92 (2S)-1-amino-3-[[(1R)-2-hidroksi-1-fenil-etil]amino]propan-2-ol (12) Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 8 saat kaynatılır. BileĢik 12 % 76 verimle elde edildi. Yoğun (vizkoz) sarı renkli yağımsı; = (c 1.88, CHCl 3 ). IR (KBr): 3093 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ H (ppm) (m, 5H, ArH), (m, 4H, CHAr ve CHOH ve CHCH 2 OH), (m, 4H, NH 2 CH 2 CH ve NHCH 2 CH), 1.97 (bs, 5H, NH 2 ve NH ve OH ve OH); 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ C (ppm) 138.6, 128.7, 127.8, 127.1, 73.9, 65.2, 64.9, 50.6, 45.9; Anal. Hesaplanan C 11 H 18 N 2 O 2 (210.14): C, %62.83; H, %8.63; N, %13.32; Bulunan C, %62.88; H, %8.64; N, % (2S)-1-amino-3-[[(1S)-1-fenilmetil]amino]propan-2-ol (13) Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 5 saat kaynatılır. BileĢik 13 % 84 verimle elde edildi. Yoğun (vizkoz) sarı renkli yağımsı; 25 α D = (c 1.44, CHCl 3 ). IR (KBr): 3091 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ H (ppm) (m, 5H, ArH), 3.75 (q, J = 6.6 Hz, 1H, CH 3 CH), 3.60 (ddd, J = 11.9, 7.4 Hz, 3.6 Hz, 1H, CHOH), 2.71 (dd, J = 11.9, 3.5 Hz, 1H, NH 2 CH 2 CH (AB spin sistem)), 2.58 (dd, J = 12.7, 3.7 Hz, 2H, NHCH 2 CH), 2.35 (dd, J = 11.9, 3.5 Hz, 1H, NH 2 CH 2 CH (AB spin sistem)), 2.20 (bs, 4H, NH 2 ve OH), 1.35 (d, J = 6.6 Hz, 3H, NHCHCH 3 ); 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ C (ppm) 145.2, 128.8, 127.3, 126.8, 70.0, 58.2, 51.0, 45.4, 24.5; Anal. Hesaplanan C 11 H 18 N 2 O (194.14): C, %68.01; H, %9.34; N, %14.42; Bulunan C, %68.07; H, %9.35; N, %14.45.

93 ((1R,2S)-1-[[(2S)-3-amino-2-hidroksi-propil]amino]indan-2-ol (14) Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 6 saat kaynatılır. BileĢik 14 % 79 verimle elde edildi. Yoğun (vizkoz) sarı renkli yağımsı; = (c 1.14, CHCl 3 ). IR (KBr): 3095 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ H (ppm) (m, 4H, ArH), (m, 4H, NHCHAr, CHCHOH ve CHOH), (m, 4H, NH 2 CH 2 CH ve NHCH 2 CH), (m, 2H, CH 2 ), 2.05 (bs, 4H, NH 2, NH ve OH); 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ C (ppm) 143.8, 139.7, 128.1, 126.4, 126.4, 124.5, 74.7, 74.2, 72.6, 50.9, 47.4, 37.6; Anal. Hesaplanan C 12 H 18 N 2 O 2 (222.28): C, %64.84; H, %8.16; N, %12.60; Bulunan C, %64.89; H, %8.16; N, % ((2R)-2-[[(2S)-3-amino-2-hidroksi-propil]amino]butan-1-ol (15) Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 6 saat kaynatılır. BileĢik 15 % 71 verimle elde edildi. Yoğun (vizkoz) sarı renkli yağımsı; = (c 0.93, CHCl 3 ). IR (KBr): 3088 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ H (ppm) (m, 1H, CHOH), (m, 3H, NHCH ve CHCH 2 OH), (m, 4H, NH 2 CH 2 CH ve NHCH 2 CH), 1.74 (bs, 5H, NH 2 ve OH ve OH ve NH), (m, 2H, CHCH 2 CH 3 ), 0.90 (t, J = 7.3 Hz, 3H, CHCH 2 CH 3 ); 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ C (ppm) 74.1, 64.2, 62.8, 51.4, 47.8, 22.1, 10.9; Anal. Hesaplanan C 7 H 18 N 2 O 2 (162.14): C, %51.82; H, %11.18; N, %17.27; Bulunan C, %51.83; H, %11.18; N, %17.30.

94 (2S)-1-amino-3-(dibenzilamino)propan-2-ol (22) Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 4 saat kaynatılır. BileĢik 22 % 88 verimle elde edildi. Yoğun (vizkoz) sarı renkli yağımsı; = (c 1.03, CHCl 3 ). IR (KBr): 3092 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ H (ppm) (m, 10H, ArH), (m, 3H, CHOH ve CH 2 Ar), 3.41 (d, J = 13.4 Hz, 2H, CH 2 Ar), 2.63 (dd, J = 3.6, 12.9 Hz, 1H, CHCH 2 ), (m, 3H, CHCH 2 ve NH 2 CH 2 CH), 2.10 (bs, 3H, OH ve NH 2 ); 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ C (ppm) 138.9, 129.2, 128.6, 127.5, 68.9, 59.0, 57.0, 45.7; Anal. Hesaplanan C 17 H 22 N 2 O (270.37): C, %75.52; H, %8.20; N, %10.36; Bulunan C, %75.63; H, %8.21; N, % ((2S)-1-amino-3-indolin-1-il-propan-2-ol (23) Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 8 saat kaynatılır. BileĢik 23 % 84 verimle elde edildi. Yoğun (vizkoz) sarı renkli yağımsı; = (c 1.69, CHCl 3 ). IR (KBr): 3086 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz,CDCl 3 ): δ H (ppm) (m, 2H, ArH), 6.60 (t, J = 7.4 Hz, 1H, ArH), 6.44 (d, J = 7.8 Hz, 1H, ArH), 3.76 (sep, J = 4.11, 3.66 Hz, 1H, CHOH), 3.40 (q, J = 8.4 Hz, 1H, NCH 2 CH 2 ), 3.22 (q, J = 8.7 Hz, 1H, NCH 2 CH 2 ), 3.06 (dd, J = 5.7, 7.8 Hz, 1H, NCH 2 CH 2 ), (m, 3H, NCH 2 CH 2 ve CHCH 2 NH 2 ), (m, 5H, CHCH 2 NH 2 ve NH 2 ve CHCH 2 N ve OH); 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ C (ppm) 153.7, 129.8, 126.8, 125.4, 121.7, 106.9, 70.2, 63.4, 56.8, 47.5, 28.9; Anal. Hesaplanan C 11 H 16 N 2 O (192.26): C, %68.72; H, %8.39; N, %14.57; Bulunan C, %68.81; H, %8.40; N, %14.59.

95 (2S)-1-amino-3-pyrrolidin-1-yl-propan-2-ol (24) 10 saat reflaks edildi. BileĢik 24 % 66 verimle elde edildi. Yoğun (vizkoz) sarı renkli yağımsı; = (c 1.02, CHCl 3 ). IR (KBr): 3076 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ H (ppm) (m, 1H, CHOH), (m, 7H, NH 2 CH 2 CH ve CHCH 2 N ve NH 2 CH 2 ve OH), (m, 4H, NCH 2 CH 2 ), (m, 4H, NCH 2 CH 2 ); 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ C (ppm) 71.2, 59.7, 55.3, 48.4, 23.4; Anal. Hesaplanan C 7 H 16 N 2 O ( ): C, %58.30; H, %11.18; N, %19.42; Bulunan C, %58.35; H, %11.19; N, % BileĢik için genel prosedür p-ter-butilkaliks[4]aren diester (2) (164 mg, 0.20 mmol) alınır ve Toluen:MeOH (2:1 oranı; 15 ml) çözücü karıģımda azot atmosferi altında oda sıcaklığında 1 saat süreyle karıģtırılır. Daha sonra, azot altında soğutulmuģ bulunan baģka bir balonda; amin bileģiği (12 15 ve 22 24; 1 mmol, 5 eq) metanolda (5 ml) çözülür ve damla damla ana reaksiyon balonuna verilir. Reaksiyon karıģımı belirtilen sürece geri soğutucu altında kaynatılır. ĠTK da baģlangıç maddesi kaliksaren ester türevinin bitmesi ile sonlandırılan reaksiyonun çözücüsü uçurulur ve flaģ kromatografisi ile saflaģtırılır.

96 ġekil 3.5. Yapısında hem amit, hem de sekonder amin taģıyan β hidroksi aminlerin kaliks[4]aren diester (2) ile reaksiyonu Toluen:MeOH (1:1) reflaks Toluen:MeOH (1:1) reflaks Toluen:MeOH (1:1) reflaks 14 Toluen:MeOH (1:1) reflaks 28 2

97 ġekil 3.6. Yapısında hem amit, hem de tersiyer amin taģıyan β hidroksi aminlerin kaliks[4]aren diester (2) ile reaksiyonu Toluen:MeOH (1:1) reflaks Toluen:MeOH (1:1) reflaks Toluen:MeOH (1:1) reflaks 31

98 ,27-Bis(N-[[(2R)-2-hidroksi-3-[[(1R)-2-hidroksi-1-fenil-etil]amino]propil]- asetamid))- 26,28 - dihidroksi-5,11,17,23-(tetra-ter)butilkaliks[4]aren (25). Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 4 gün kaynatılır. BileĢik 25 %69 verimle elde edilir. EN: C; = (c 1.21, CHCl 3 ). IR (KBr): 3319, 2959, 1657 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ H (ppm) 9.26 (t, J = 5.1 Hz, 2H, NH), 7.74 (s, 2H, OH), (m, 10H, ArH), (m, 4H, ArH), (m, 4H, ArH), 4.74 (d, J = 15.3 Hz, 2H, OCH 2 CO), 4.49 (d, J = 15.0 Hz, 2H, OCH 2 CO), 4.17 (dd, J = 13.1, 6.8 Hz, 4H, ArCH 2 Ar), 3.94 (sep, J = 6.1, 5.7, 4.7 Hz, 2H, NHCHCH 2 OH), (m, 14H, OHCH ve CONHCH 2 CH ve CHCH 2 NHCH ve ArCH 2 Ar), (m, 6H, NH ve CHOH ve CH 2 OH), 2.60 (d, J = 5.7 Hz, 4H, CHCH 2 OH), 1.28 (s, 18H, CCH 3 ), 1.03 (s, 18H, CCH 3 ); 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ C (ppm) 170.3, 149.7, 149.6, 148.5, 143.5, 140.3, 132.6, 132.5, 128.9, 127.8, 127.7, 127.4, 126.8, 126.6, 126.3, 125.9, 125.7, 75.0, 69.1, 67.4, 64.6, 50.2, 44.1, 34.4, 32.4, 31.9, 31.2; Anal. Hesaplanan C 70 H 92 N 4 O 10 ( ): C, %73.14; H, %8.07; N, %4.87; Bulunan C, %73.19; H, %8.08; N, %4.91.

99 ,27-Bis(N-[-[(2R)-2-hidroksi-3-[[(1R)-2-hidroksi-1-fenil-etil]amino]propil]- asetamid))-26,28-dihidroksi-5,11,17,23-(tetra-ter)butilkaliks[4]aren (26) Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 3 gün kaynatılır. BileĢik 26 %62 verimle elde edilir. EN: C, beyaz kristal; = (c 1.35, CHCl 3 ). IR (KBr): 3325, 2962, 1666 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ H (ppm) 9.01 (t, J = 5.5 Hz, 2H, NH), 7.66 (s, 2H, OH), (m, 10H, ArH), 7.10 (s, 4H, ArH), 6.90 (s, 4H, ArH), 4.61 (d, J = 15.0 Hz, 2H, OCH 2 CO), 4.50 (d, J = 14.9 Hz, 2H, OCH 2 CO), 4.14 (dd, J = 13.3, 6.3 Hz, 4H, ArCH 2 Ar), 3.84 (sep, J =3.8, 7.5 Hz, 2H, CHOH), 3.63 (q, J = 6.6 Hz, 2H, CH 3 CH), (m, 8H, ArCH 2 Ar ve CONHCH 2 CH), 3.05 (bs, 4H, NH ve OH), 2.60 (dd, J = 8.4, 3.9 Hz, 2H, CHCH 2 NHCH), 2.44 (dd, J = 7.9, 4.0 Hz, 2H, CHCH 2 NHCH ve NHCH 2 CH), 1.32 (d, J = 6.7 Hz, 6H, CH 3 CH), 1.29 (s, 18H, CCH 3 ), 1.03 (s, 18H, CCH 3 ); 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ C (ppm) 169.7, 149.7, 149.6, 148.6, 145.2, 143.4, 132.5, 132.4, 128.7, 127.6, 127.5, 127.2, 126.8, 126.5, 126.3, 125.9, 125.8, 75.0, 69.4, 58.1, 50.7, 44.0, 32.4, 34.3, 31.9, 31.2, 24.4; Anal. Hesaplanan C 70 H 92 N 4 O 8 ( ): C, %75.22; H, %8.33; N, %5.04; Bulunan C, %75.28; H, %8.34; N, %5.09.

100 ,27-Bis(N-[[(2R)-2-hidroksi-3-[[(1R,2S)-2-hidroksiindan-1-il]amino]propil] asetamid))-26,28-dihidroksi-5,11,17,23-(tetra-ter)butilkaliks[4]aren (27) Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 3 gün kaynatılır. BileĢik 27 %52 verimle elde edilir. EN: C; = (c 1.73, CHCl 3 ). IR (KBr): 3346, 2956, 1664 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ H (ppm) 9.04 (t, J = 4.9 Hz, 2H, NH), 7.58 (s, 2H, OH), (m, 2H, ArH), (m, 6H, ArH), (m, 4H, ArH), 6.81 (s, 4H, ArH), 4.56 (d, J = 15.1 Hz, 2H, OCH 2 CO), 4.47 (d, J = 15.0 Hz, 2H, OCH 2 CO), (m, 2H, CHOH), 4.14 (dd, J = 12.3, 5.1 Hz, 4H, ArCH 2 Ar), (m, 2H, CHOH), 3.81 (d, J = 6.1 Hz, 2H, CHNH), (m, 14H, ArCH 2 Ar ve CONHCH 2 CH ve NH ve OH), (m, 8H, CHCH 2 NHCH ve CHCHCH 2 ), 1.17 (s, 18H, CCH 3 ), 0.94 (s, 18H, CCH 3 ); 13 C- NMR (100 MHz,CDCl 3 ) δ C (ppm) 170.2, 149.6, 148.5, 143.5, 142.2, 140.9, 132.5, 132.4, 128.2, 127.6, 127.0, 126.5, 126.3, 125.9, 125.8, 125.6, 124.6, 75.0, 72.1, 70.1, 66.5, 52.0, 44.1, 39.8, 34.1, 32.4, 31.8, 31.1; Anal. Hesaplanan C 72 H 92 N 4 O 10 ( ): C, %73.69; H, %7.90; N, %4.77; Bulunan C, %73.74; H, %7.91; N, %4.80.

101 ,27-Bis(N-[[(2R)-2-hidroksi-3-[[(1R)-1-(hidroksimetil)propil]amino]propil] asetamid))-26,28-dihidroksi-5,11,17,23-(tetra-ter)butilkaliks[4]aren (28) Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 4 gün kaynatılır. BileĢik 28 %58 verimle elde edilir. EN: C; = (c 1.17, CHCl 3 ). IR (KBr): 3350, 2956, 1650 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ H (ppm) 8.62 (t, J = 5.2 Hz, 2H, NH), 7.81 (s, 2H, ArOH), (m, 4H, ArH), 6.72 (s, 4H, ArH), (m, 4H, OCH 2 CO), (m, 6H, ArCH 2 Ar, CHOH), 3.93 (dd, J = 12.3, 17.8 Hz, 2H, NHCH), (m, 4H, CH 2 OH), (m, 16H, NHCH 2 ve NHCH 2 ve ArCH 2 Ar ve CH 2 CH 3 ), (m, 6H, NH ve OH ve OH), 1.28 (s, 18H, CCH 3 ), 0.97 (t, J = 8.0 Hz, 6H, CH 2 CH 3 ), 0.92 (s, 18H, CCH 3 ); 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ C (ppm) 169.4, 151.4, 150.6, 143.0, 142.7, 126.7, 126.2, 125.9, 125.7, 125.9, 124.2, 75.9, 70.2, 64.6, 50.9, 44.3, 34.7, 34.5, 32.5, 31.7, 31.4, 31.1, 21.3; Anal. Hesaplanan C 62 H 92 N 4 O 10 ( ): C, %70.69; H, %8.80; N, %5.32; Bulunan C, %70.75; H, %8.82; N, %5.35.

102 ,27-Bis(N-[[(2S)-3-(dibenzoyilamino)-2-hidroksi-propil]asetamid))-26,28- dihidroksi-5,11,17,23-(tetra-ter)butilkaliks[4]aren (29) Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 3 gün kaynatılır. BileĢik 29 %76 verimle elde edilir. EN: C; = (c 1.44, CHCl 3 ). IR (KBr): 3336, 2953, 1665 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ H (ppm) 8.95 (t, J = 5.4 Hz, 2H, NH), 7.58 (s, 2H, OH), (m, 20H, ArH), 7.08 (s, 4H, ArH), 6.88 (s, 4H, ArH), 4.48 (dd, J = 15.0, 34.9 Hz, 4H, OCH 2 CO), (m, 4H, ArCH 2 Ar), (m, 2H, CHOH), 3.61 (d, J = 13.6 Hz, 4H, NCH 2 Ar), 3.53 (ddd, J = 3.6, 5.1, 13.6 Hz, 2H, CHCH 2 NH), (m, 6H, NCH 2 Ar ve CHOH), (m, 6H, CHCH 2 NH ve ArCH 2 Ar), (m, 4H, CHCH 2 N), 1.28 (s, 18H, CCH 3 ), 1.03 (s, 18H, CCH 3 ); 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ C (ppm) 169.4, 149.8, 149.6, 148.4, 143.2, 138.8, 132.5, 132.4, 129.2, 128.6, 127.6, 127.4, 127.3, 126.4, 126.3, 125.8, 125.7, 67.7, 58.5, 57.4, 43.9, 34.3, 34.1, 32.4, 32.2, 31.9, 31.2, 14.4; Anal. Hesaplanan C 82 H 100 N 4 O 8 ( ): C, %77.61; H, %7.93; N, %4.41; Bulunan C, %77.64; H, %7.94; N, %4.45.

103 ,27-Bis(N-[[(2S)-2-hidroksi-3-indolin-1-il-propil]asetamid))-26,28-dihidroksi- 5,11,17,23-(tetra-ter)butilkaliks[4]aren (30) Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 4 gün kaynatılır. BileĢik 30 %71 verimle elde edilir. EN: C; = (c 0.93, CHCl 3 ). IR (KBr): 3332, 2955, 1659 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ H (ppm) 9.05 (t, J = 5.5 Hz, 2H, NH), 7.64 (s, 2H, OH), 7.01 (s, 4H, ArH), 6.97 (d, J = 7.2 Hz, 2H, ArH), 6.91 (t, J = 7.9 Hz, 2H, ArH), 6.83 (s, 4H, ArH), 6.59 (t, J = 7.4 Hz, 2H, ArH), 6.35 (d, J = 7.9 Hz, 2H, ArH), 4.50 (dd, J = 2.9, 5.1 Hz, 4H, OCH 2 CO), 4.09 (d, J = 13.3 Hz, 4H, ArCH 2 Ar), (m, 2H, CHOH), 3.67 (qd, J = 2.9, 5.1 Hz, 2H, NHCH 2 CH), 3.42 (qd, J = 2.4, 5.7 Hz, 2H, NCH 2 CH 2 ), (m, 6H, NHCH 2 CH ve NCH 2 CH ve NCH 2 CH 2 ), 3.14 (q, J = 8.8 Hz, 2H, NCH 2 CH), 3.08 (dd, J = 7.7, 6.0 Hz, 2H, ArCH 2 Ar), 2.99 (dd, J = 4.9, 8.6 Hz, 2H, ArCH 2 Ar), 2.85 (t, J = 8.2 Hz, 4H, NCH 2 CH 2 Ph), 1.55 ( bs, 2H, OH), 1.20 (s, 18H, CCH 3 ), 0.96 (s, 18H, CCH 3 ); 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ C (ppm) 169.4, 152.8, 149.6, 149.5, 148.6, 143.4, 132.5, 130.1, 127.6, 127.5, 126.5, 126.4, 125.9, 125.8, 124.7, 118.5, 107.6, 75.1, 69.4, 55.0, 54.9, 43.9, 32.4, 34.3, 31.8, 31.2, 29.0; Anal. Hesaplanan C 70 H 88 N 4 O 8 ( ): C, %75.51; H, %7.97; N, %5.03; Bulunan C, %75.56; H, %7.98; N, %5.05.

104 ,27-Bis(N-[[(2S)-2-hidroksi-3-pirolidin-1-il-propil]asetamid))-26,28- dihidroksi-5,11,17,23-(tetra-ter)butilkaliks[4]aren (31) Reaksiyon karıģımı geri soğutucu altında 3 gün kaynatılır. BileĢik 31 %53 verimle elde edilir. EN: C; = (c 0.67, CHCl 3 ). IR (KBr): 3325, 2951, 1652 cm -1 ; 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ H (ppm) 9.01 (t, J = 5.4 Hz, 2H, NH), 7.66 (s, 2H, OH), 7.00 (s, 4H, ArH), 6.83 (s, 4H, ArH), (m, 4H, OCH 2 CO), 4.19 (d, J = 13.2 Hz, 4H, ArCH 2 Ar), (m, 2H, CHOH), (m, 4H, NHCH 2 CH), (m, 2H, NCH 2 CH), (m, 2H, NCH 2 CH 2 ), (m, 2H, ArCH 2 Ar), (m, 2H, ArCH 2 Ar), (m, 8H, NCH 2 CH 2 ), (m, 6H, NCH 2 CH 2 ve OH), 1.24 (s, 18H, CCH 3 ), 0.97 (s, 18H, CCH 3 ); 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ C (ppm) 168.4, 152.4, 149.7, 143.3, 142.7, 132.9, 127.6, 127.4, 127.2, 126.2, 126.1, 125.8, 125.7, 71.7, 67.6, 59.2, 56.8, 46.5, 32.6, 31.3, 31.2, 30.8, 23.6; Anal. Hesaplanan C 62 H 88 N 4 O 8 ( ): C, %73.21; H, %7.68; N, %5.47; Bulunan C, %73.27; H, %7.69; N, % H NMR ile Enantiyomerik Tanınma ÇalıĢması 1 H NMR titrasyonlarında, konak (host) bileģikler 8 11 ve konuk (guest) moleküller; mandelik asit (a), 2-kloro mandelik asit (b), α-hidroksi isovalerik asit (c), 2-kloro propiyonik asit (d), ibuprofen (e); CDCl 3 içerisinde eģit mol miktarlarında çözülerek çözeltileri hazırlandı. Her bir ligandın ve konuk molekülün ayrı ayrı saf olarak 1 H NMR spektrumu alındı. Daha sonra 10 mm konuk çözeltisi, 10 mm ligand çözeltisi ile karıģtırılıp tekrar 1 H NMR spektrumu alındı. Burada

105 95 birbiriyle etkileģen konak-konuk (host-guest) çiftleri belirlendi. Elde edilen bu sonuçlar ıģığında; konuk bileģiklerin her birinin uygun miktardaki çözücü ile stok çözeltileri hazırlandı. Hazırlanan bu çözelti 14 adet NMR tüpüne eģit miktarda alındı. Ayrıca belirli bir konsantrasyonda konak (host) moleküllerinden stok çözelti hazırlandı ve daha önce konuk çözeltisinin bulunduğu NMR tüplerine sırasıyla 0, 0.20, 0.40, 0.60, 0.80, 1.00, 1.20, 1.60, 2.00, 3.00, 4.00, 6.00, 8.00, eq. olacak Ģekilde ilave edildi. Herbir NMR tüpündeki çözelti karıģımının NMR analizi yapıldı. Elde edilen spektrumlar incelenerek hangi piklerin aģağı veya yukarı alana kaydığı tespit edildi. Piklerde herhangi bir yarılma olup olmadığı da incelendi. Elde edilen sonuçlar ıģığında konuk molekülün belirli piklerindeki δ lar belirlenerek, en küçük kareler metoduyla WinEQNMR2 (Hynes, 1993) analiz programı yardımıyla K a sabitleri hesaplandı. Sonuçlar Bölüm 4 de tartıģıldı Sıvı Membran ÇalıĢması ile Enantiyomerlerin Ayrılması Sıvı membran çalıģmasında organik faz için 10 ml CHCl 3 içerinde 2.0 x 10-4 M lık bileģikleri ve kaynak (source) fazında sırasıyla fenilglisin metil ester hidroklorik asit tuzu (PhGlyOMe.HCl) a, fenil alanin metil ester hidroklorik asit tuzu (PhAlaOMe.HCl) b, triptofan metil ester hidroklorik asit tuzu (TrpOMe.HCl) c veya mandelik asit (MA) d konuk bileģiklerinin her bir enantiyomerlerinin ayrı ayrı 10 ml lik çözeltileri, konsantrasyonu 2.0 x x 10-3 M olacak Ģekilde saf su kullanılarak hazırlandı. Hazırlanan bu çözeltiler, deriģik HCl / LiOH çözeltileri ile ph = 5.5 e ph metre yardımıyla ayarlandı. Ayrıca çalıģmada alıcı (receiving) fazı oluģturmak üzere ph = 1.5 olan sulu çözelti hidroklorik asit ile hazırlandı. Deney düzeneği olarak toplam 40 ml hacime sahip klasik U-tipi cam boru kullanıldı. Öncelikle organik faz dikkatlice düzeneğe konulduktan sonra, hem kaynak faz (düzeneğin sol koluna) hem de alıcı faz kademeli olarak (düzeneğin sağ koluna) dikkatlice konuldu. Ġki su fazının birbiriyle karıģmamasına dikkat edilerek membran faz manyetik karıģtırıcı yardımıyla 300 rpm dönme hızıyla karıģtırıldı. Daha sonra sırasıyla 2, 4, 8 ve 24 saat ara ile deney düzeneğinin hem kaynak, hem de alıcı fazlarından alınarak UV-Vis spektrumları kaydedildi. Elde edilen bu spektrumların değerlendirilerek kiral moleküllerin taģınma oranları ve zamanla değiģimleri incelendi. Sonuçlar Bölüm 4 de tartıģıldı.

106 96 4. ARAġTIRMA SONUÇLARI VE TARTIġMA 4.1. ÇalıĢmanın Önemi Kaliksarenin eģsiz bir fonksiyonlandırılabilme özelliği; onu anyon, katyon veya nötral molekülleri tanımada ayrı bir yere taģımıģtır. Genel olarak literatürde anyon, katyon ve nötr bileģikler için kullanılmakla beraber son yıllarda artık kiral moleküllerin tanınma çalıģmaları, hatta ayırma çalıģmalarında kullanılmaya baģlamıģtır. Bu tür bir çalıģmada konak (host) molekül olarak kullanılması planlanan moleküllerin hidrojen bağı, π-π etkileģim gösterebilecek gruplara sahip olması önemlidir. Bunun için bazik ya da asidik özellik gösterebilecek fonksiyonel grupların olması bu bileģikleri ön plana çıkarmaktadır. Kaliksarenlerin kolaylıkla kiral türevlerinin elde edilebilmesi ve boģluklu yapıda olmasından dolayı enantiyoseçicilik ve ayırma için ayrı bir öneme sahip olabilmiģtir. Özellikle son yıllarda yapılan çalıģmalarda kaliksarenlerin amit, amino hidroksil gruplarına sahip moleküllerin karboksilik asit, amin, amino asit ve türevlerinin tanınmasında kullanılmaktadır. Bu yüzden bu çalıģmada yapısında amino alkol türevleri bulunduran moleküller dizayn edilmeye çalıģıldı ve bunların 1 H NMR analizleri yardımıyla enantiyomerlerin tanınmasında kullanılması hedeflendi. Kiral amino asit metil esterleri ile kompleks yapabilen yeni kaliksaren türevleri dizayn edilerek, sıvı membran çalıģmaları ile bu tür rasemik bileģiklerin enantiyomerlerin ayrılmasında kullanıldı Kaliks[4]aren BaĢlangıç Maddelerinin Sentezi Bu çalıģmada bileģikler 1 ve 2 önceden yayınlanan literatürlerden yararlanılarak sentezlendi. Bu amaç için, baģlangıç maddesi olarak seçilen p-ter-bütilkaliks[4]aren (1) (ġekil 4.1.) literatüre göre sentezlendi (Gutsche, 1990).

107 97 NaOH HCOOH C 1 ġekil 4.1. p-ter-bütilkaliks[4]arenin sentezi p-ter-bütilkaliks[4]aren dietil ester türevleri (2) etil brom asetatla K 2 CO 3 lı ortamda çözücü olarak aseton kullanılarak %77 verimle sentezlendi (ġekil 4.2). Aseton, reflaks 1 2 ġekil 4.2. p-ter-bütilkaliks[4]arenin dietil ester türevinin sentezi 4.3. Yapısında β-hidroksi Amin Grubu TaĢıyan Ftalimid Yapısındaki Kiral BileĢiklerin Sentezi Kiral bir bileģik olan (R)-( )-N-(2,3- epoksipropil) ftalimid (3) molekülü dört adet primer amin grubu bulunduran kiral amino alkol 4 7 ve üç adet akiral sekonder amin grubu bulunduran olmak üzere toplam yedi farklı bileģik ile reaksiyona sokularak β-hidroksi amin türevleri (8 11 ve 19 21) % aralığındaki verimlerle elde edildi (ġekil 4.3 ve ġekil 4.4). 8 nolu bileģiğin FT-IR spektrumunda 1772 ve 1615 cm -1 deki ftalimide grubuna ait bantlar ve 1 H NMR spektrumunda δ H ppm aralığında aromatik protonlara ait pikler gözlenmektedir. Ayrıca 3.94 ppm de OH grubuna bağlı CH protonuna ait pikler mevcuttur.

108 : R1 = C6H5 R2 = OH 9 : R1 = C6H5 R2 = H 10 : R1 = CHC6H4 R2 = -CH2CHOH 11 : R1 = CH2CH3 R2 = OH ġekil 4.3. Kiral yapıdaki 8 11 bileģiklerinin sentezi 9 nolu bileģiğin FT-IR spektrumu incelendiğinde 1767 ve 1615 cm -1 deki ftalimide grubuna ait bantlar gözlenirken, 1 H NMR analizinde δ H ppm aralığında aromatik protonlara ait pikler bir çift dd olarak vermektedir ppm de NHCHCH 3 protonları multiplet verirken 1.29 ppm de NHCHCH 3 protonları J = 6.6 Hz ile triplete yarılmıģtır ppm de NHCH 2 CH protonları AB spin sistem özelliği ile J = 5.5 ve 7.0 Hz ile dd tarzında bir pik vermektedir. Ayrıca 3.88 de OH grubuna bağlı CH protonuna ait pikler mevcuttur. 10 nolu bileģiğin ftalimide grubuna ait bantlar FT-IR spektrumunda 1767 ve 1614 cm -1 deki gözlenmektedir. Bu bileģiğin 1 H NMR analizinde δ H ppm aralığında aromatik protonlara ait pikler mevcuttur ppm de NHCHCH 3 protonları multiplet verirken 1.29 ppm de NHCHCH 3 protonları J = 6.6 Hz ile triplete yarılmıģtır. Ayrıca 4.39 de OH grubuna bağlı CH protonuna ait pikler J = 5.1 ve 2.5 Hz ile td olarak sinyal vermiģtir. 11 nolu bileģiğin FT-IR spektrumu incelendiğinde 1769 ve 1612 cm -1 deki ftalimide grubuna ait bantlar görülmektedir. 1 H NMR analizinde ise; δ H 7.74 ve 7.64 ppm de iki ayrı dd ile ftalimidin protonları belirlenmektedir ppm de J = 7.5 Hz ile triplet olarak NHCH 2 CH 3 protonlarını, 3.95 ppm de OH grubuna bağlı CH protonuna ait pikler multiplet olarak tespit edilebilmiģtir.

109 : R1 = CH2C6H5 R2 = CH2C6H5 20 : R1 = CHC6H4- R2 = -CH2CH2 21 : R1 = CH2CH2- R2 = CH2CH2- ġekil 4.4. Kiral yapıdaki bileģiklerin sentezi 19 nolu bileģiğin FT-IR spektrumunda 1771 ve 1613 cm -1 deki ftalimide grubuna ait bantlar ve 1 H NMR analizinde δ H 7.75 ve 7.62 de iki ayrı dd verirken, aralığında multiplet gözlenmektedir. Ayrıca 3.95 ppm de OH grubuna bağlı CH protonuna ait pikler multiplet olarak mevcuttur. 20 nolu bileģiğin FT-IR spektrumu incelendiğinde 1764 ve 1605 cm -1 deki ftalimide ait bantlar gözlenirken, 1 H NMR analizinde δ H 7.90 ile 6.56 ppm aralığında aromatik protonlar tespit edilmiģtir ppm de OH grubuna bağlı CH protonuna ait pikler multiplet olarak mevcuttur. Ayrıca 3.90 ppm de NCH 2 CH protonları J = 5.9 Hz ile dublet, 3.51 ppm de NCH 2 protonlarından biri J = 8.6 Hz ile quartet ve 3.35 ppm de NCH 2 protonlarından diğeri J = 8.6 Hz ile quartet Ģeklindeki sinyaller ile anlaģılmaktadır. 21 nolu bileģiğin ftalimide grubuna ait bantlar FT-IR spektrumunda 1771 ve 1613 cm -1 de belirlenmiģtir. Bu bileģiğin 1 H NMR analizinde ise; ftalimide grubunun protonları δ H 7.85 ve 7.71 de iki ayrı dd verirken; baģka herhangi bir aromatik proton mevcut değildir. Bununla birlikte aralığında OH grubuna bağlı CH protonuna ait pikler multiplet olarak sinyal vermektedir. Bir baģka nokta ise NCH 2 CHOH protonlarına ait piklerin J = 6.8, 13.7, 14.5 Hz ile ddd tarzında bir spektrum olarak gözlenmiģtir.

110 Ftalimid Yapısındaki Kiral BileĢiklerin Ġndirgenmesi Sentezlenen ve yapısında ftalimid bulunduran 8 11 ile 19 21, β-hidroksi amin bileģikleri etanolde, hidrazin mono hidrat (N 2 H 4.H 2 O) çözeltisi kullanarak 5 ile 10 saat aralığında geri soğutucu altında kaynatılarak %66 ile 88 aralığında değiģen verimlerle elde edildi. Böylelikle 4 adet hem sekonder amin hem de primer amin bulunduran bileģikler ile 3 adet hem tersiyer amin hem de primer amin taģıyan toplam yedi farklı kiral amino alkol bileģiği (12 15 ve 22 24) % aralığındaki verimlerle elde edildi (ġekil 4.5 ve ġekil 4.6) : R1 = C6H5 R2 = OH 13 : R1 = C6H5 R2 = H 14 : R1 = CHC6H4 R2 = -CH2CHOH 15 : R1 = CH2CH3 R2 = OH ġekil 4.5. Ftalimid yapısındaki kiral 8-11 nolu bileģiklerin indirgenmesi BileĢik 12 nin 1 H NMR analizi incelendiğinde (δ H ) ppm aralığında aromatik protonlar ve 1.97 ppm de -NH 2 ve NH protonlarına ait sinyaller bs olarak gözlenmektedir. BileĢik 13 ün 1 H NMR analizi incelendiğinde (δ H ) ppm aralığında aromatik protonlar ve 2.20 ppm de -NH 2 ve -NH protonlarına ait sinyaller bs olarak gözlenmektedir. Bu bileģiğin D 2 O exchange analizinde ise 2.20 ppm de bulunan yayvan (bs) sinyalinin kaybolduğu tespit edildi. Ayrıca 3.75 ppm de (J = 6.6 Hz) CH 3 CH protonu, 1.35 ppm de ise bu protona komģu CH 3 CH protonlarının dublet olarak J = 6.6 Hz ile sinyal verdiği tespit edildi. Bir baģka nokta ise NH 2 CH 2 CH protonlarının her birinin ayrı ayrı olarak biri 2.71 ppm de, diğeri ise; 2.35 ppm de J = 11.9 ve 3.5 Hz olarak AB spin sistemi ile sinyal verdiği gözlendi. BileĢik 14 in 1 H NMR analizi incelendiğinde (δ H ) ppm aralığında aromatik protonlar ve 2.05 ppm de -NH 2 ve NH protonlarına ait sinyaller bs olarak gözlenmektedir.

111 101 BileĢik 15 in 1 H NMR analizi incelendiğinde, aromatik protonu olmadığı için herhangi bir aromatik proton sinyali gözlenmedi. δ H 1.60 ile 1.80 ppm aralığında -NH 2 ve -NH protonlarına ait sinyallerin çok geniģ bir bs sinyali olarak gözlenmektedir ppm de J = 6.5, 4.3 Hz olarak NHCHCH 2 protonuna ait sinyaller tespit edildi. Ayrıca 0.90 ppm de (J = 7.3 Hz) CH 2 CH 3 protonlarına ait sinyal triplet olarak tespit edildi : R1 = CH2C6H5 R2 = CH2C6H5 23 : R1 = CHC6H4- R2 = -CH2CH2 24 : R1 = CH2CH2- R2 = CH2CH2- ġekil 4.6. Ftalimid yapısındaki kiral nolu bileģiklerin indirgenmesi BileĢik 22 nin 1 H NMR analizi incelendiğinde δ H ppm aralığında aromatik protonlar ve 2.10 ppm de -NH 2 protonlarına ait sinyallerin bs olarak gözlendi. Bu bileģiğin D 2 O exchange analizinde ise 2.10 ppm de bulunan bs sinyalinin kaybolduğu tespit edildi. Ayrıca ppm aralığında NCH 2 Ar ait dört adet protonlardan iki tanesi multiplet olarak, 3.41 ppm de ise diğer iki proton, J = 13.4 Hz olarak dublet Ģeklinde sinyal vermektedir. BileĢik 23 ün 1 H NMR analizi incelendiğinde δ H ppm aralığında aromatik protonlar ve 2.60 ppm de NH 2 protonlarına ait sinyaller bs olarak gözlenmektedir. Bu bileģiğin D 2 O exchange analizinde ise 2.60 ppm de bulunan bs sinyalinin kaybolduğu tespit edilmiģtir ppm de CHOH protonlarına ait sinyaller septet olarak gözlenmektedir. Ayrıca NCH 2 CH 2 protonlardan bir tanesi 3.40 ppm de J = 8.4 Hz olarak, diğeri ise 3.22 ppm de J = 8.7 Hz quartet olarak sinyal vermektedir. BileĢik 24 in 1 H NMR analizi incelendiğinde aromatik herhangi bir protonu olmadığı için aromatik bölgede sinyal gözlenmedi. Bu bileģiğin 1 H NMR analizinden NH 2 protonlarına ait sinyallerin ppm aralığında CH 2 protonları ile çakıģtığı anlaģılmaktadır.

112 Elde Edilen Kiral Primer Aminlerin p-ter-kaliks[4]aren diester Türevlerine Bağlanması Sentezlenen ve yapısında primer amin grubu taģıyan ile 22 24, β-hidroksi amin bileģikleri toluen : metanol (1:1) karıģımda geri soğutucu altında kaynatılarak 8 ile 12 gün aralığında geri soğutucu altında % 62 ile 76 aralığında değiģen verimlerle kaliksaren amit türevleri (25 31) elde edildi (ġekil 4.7.) ve R1 : ġekil 4.7. Kaliks[4]aren kiral amit türevlerinin sentezi BileĢik 25 in FT-IR analizinde 3319 cm -1 yayvan bir -OH bandı ve 1657 cm -1 de keskin bir amit karboniline ait band gözlenmektedir. 1 H NMR analizinde amit protonuna ait δ H 9.26 ppm de J = 5.1 Hz olan triplet sinyali gözlenmektedir. Fenolik OH protonuna ait sinyal ise 7.74 ppm de singlet olarak tespit edildi. Kaliksaren molekülünün koni konformasyonunda olduğu ArCH 2 Ar protonlarına ait sinyaller birinin 4.17 ppm dd Ģeklinde (J = 13.1 ve 6.8 Hz) bir sinyal verdiğinden anlaģılmaktadır. Diğer ArCH 2 Ar protunu ise ppm aralığında baģka protonlar ile üst üste gelerek multiplet tarzında pik vermektedir. BileĢik 26 nın FT-IR analizinde 3325 cm -1 de yayvan OH bandı ve 1666 cm -1 de keskin bir amit karboniline ait band gözlenmektedir. 1 H NMR analizinde amit

113 103 protonuna ait δ H 9.01 ppm de J = 5.5 Hz olan triplet sinyali gözlenmektedir. Molekülün yapısında bulunan OCH 2 CO protonu normalde AA spin sistemi olarak singlet vermesi gerekirken AB spin sistemi Ģeklinde 4.61 ppm de bir dublet ve 4.50 ppm de bir dublet pik vermektedir Kaliksaren molekülün koni konformasyonunda olduğu ArCH 2 Ar protonlarına ait sinyallerden birinin 4.14 ppm de dd Ģeklinde (J = 13.3 ve 6.3 Hz) bir sinyal verdiğinden anlaģılmaktadır. Ayrıca 13 C NMR spektrumunda δ C 31.9 ve 31.2 ppm deki pikler molekülün koni konformasyonunda olduğunu desteklemektedir. BileĢik 27 nin FT-IR analizinde 3346 cm -1 fenolik OH lara ait yayvan bir band ve 1664 cm -1 de keskin bir amit karboniline ait band tespit edilmektedir. 1 H NMR analizinde amit protonuna ait δ H 9.04 ppm de J = 4.9 Hz olan triplet sinyali gözlenmektedir. Kaliksaren molekülünün koni konformasyonunda olduğu ArCH 2 Ar protonlarına ait sinyaller birinin 4.14 ppm de J = 12.3 ve 5.1 Hz olarak dd Ģeklinde bir sinyal verdiğinden anlaģılmaktadır. Ayrıca 13 C NMR spektrumunda δ C 31.8 ve 31.1 ppm deki pikler molekülün koni konformasyonunda olduğu desteklemektedir. BileĢik 28 in FT-IR analizinde 3350 cm -1 fenolik OH lara ait broad bir band ve 1650 cm -1 de keskin bir amit karboniline ait band gözlenmektedir. 1 H NMR analizinde amit protonuna ait δ H 8.62 ppm de J = 5.2 Hz olan triplet sinyali gözlenmektedir ppm de NHCH protonlarına ait sinyal J = 12.3 ve 17.8 Hz olarak dd Ģeklinde bir pik vermiģtir. p-ter-bütil kaliks[4]arenlerin tersiyer grupları ise 1.28 ve 0.92 ppm de iki ayrı singlet vermektedir. Ayrıca 13 C NMR spektrumunda δ C 31.8 ve 31.1 ppm deki pikler molekülün koni konformasyonunda olduğu desteklemektedir. BileĢik 29 in FT-IR analizinde 3336 cm -1 fenolik OH lara ait yayvan bir band ve 1665 cm -1 de keskin bir amit karboniline ait band mevcuttur. 1 H NMR analizinde amit protonuna ait δ H 8.95 ppm de J = 5.4 Hz olan triplet sinyali gözlenmektedir ppm de NHCH protonlarına ait sinyal J = 12.3 ve 17.8 Hz olarak dd Ģeklinde bir pik vermiģtir. p-ter-bütil kaliks[4]arenlerin tersiyer grupları ise; 1.28 ve 0.92 ppm de iki ayrı singlet vermektedir. Ayrıca 13 C NMR spektrumunda δ C 31.8 ve 31.1 ppm deki pikler molekülün koni konformasyonunda olduğu desteklemektedir ppm aralığında ArCH 2 Ar protonları multiplet olarak sinyal vermektedir. Diğer ArCH 2 Ar protonları ise, ppm de multiplet vermektedir. BileĢik 30 un FT-IR analizinde 3332 cm -1 fenolik OH lara ait broad bir band ve 1659 cm -1 de keskin bir amit karboniline ait band gözlenmektedir. 1 H NMR analizinde amit protonuna ait δ H 9.05 ppm de J = 5.5 Hz olan triplet sinyali gözlenmektedir ppm de fenolik OH lara ait sinyal singlet olarak gözlenmektedir.

114 ppm de OCH 2 CO protonlarına ait pikler J = 2.9 ve 5.1 Hz ile dd tarzında sinyal vermektedir. Ayrıca 4.09 ppm de J = 13.3 Hz olarak ArCH 2 Ar protonları dublet olarak tespit edilebilmektedir. Ayrıca 13 C NMR spektrumunda δ C 31.8 ve 31.2 ppm deki pikler molekülün koni konformasyonunda olduğu desteklemektedir. BileĢik 31 in FT-IR analizinde 3325 cm -1 fenolik OH lara ait broad bir band ve 1652 cm -1 de keskin bir amit karboniline ait band gözlenmektedir. 1 H-NMR analizinde amit protonuna ait δ H 9.01 ppm de J = 5.4 Hz olan triplet sinyali gözlenmektedir H NMR Spektrumu ile Karboksilik Asitlerin Kiral Tanınma ÇalıĢmaları Moleküler tanınma için kiral reseptörlerin tasarlanması ve sentezi, biyolojik aktivitede kirallığın önem taģımasından dolayı pek çok araģtırmacının ilgisini çekmeyi baģarmıģtır. Biyolojik sistemlerde bir enantiyomer diğer enantiyomere göre farklı biyolojik aktivite ve/veya toksiklik gösterebilir. Buna göre birçok ülkede ilaç üreticilerinden ticari olarak satıģa sunulan kiral ilaçların her bir enantiyomerinin farmakolojik özelliklerinin bilinmesi ve ilaç olarak sunulan bileģenin enantiyomerik olarak saflığının belirlenmesi istenmektedir. Kiral karboksilik asitler pek çok doğal bileģiğin yapı birimi olup ilaçların tasarlanmasında ve hazırlanmasında da anahtar role sahiptir. Kiral karboksilik asitler biyolojik ve farmakolojik aktiviteleri ile bileģiklerin büyük bir kısmının üretilmesinde sentetik iģlemlerin bir parçasını oluģturmaktadır. Bu tür bileģiklerin enantiyomerik olarak tanınma çalıģmaları biyolojik sistem ile ilaçların arasındaki iliģkiyi anlamamıza katkı sağlayabilir. Son yıllarda konuk-konak kompleksleģme mekanizmasını anlamak ve enantiyomerik saflığın belirlenmesi için reseptörlerin tasarlanması ve sentezi üzerine önemli çaba sarf edilmektedir. Kiral tanınma çalıģmaları için kiral reseptörlerin ve rasemik asitlerin eģit miktarda (10 mm) CDCl 3 deki çözeltileri kullanıldı. Her bir eklemeden sonra 400 MHz spektrometre ile 1 H NMR spektrumu kaydedildi. KompleksleĢmeden sonra hem konuk hem de konağın spektrumundaki piklere ait kaymalar ve yarılmalar gözlendi 1 H NMR analizi yardımıyla konuk (guest) molekül olarak rasemik yapılardaki karboksilik asit türevleri kullanıldı (ġekil 4.8.).

115 105 a b c d ġekil 4.8. α-kiral karboksilik asitlerin kimyasal yapıları e Burada bahsedilen her bir karboksilik asit molekülünün saf haldeki 1 H NMR spektrumları incelendiğinde bazı piklerin tanınma için kullanılması, hedeflenen konak (host) moleküllerin protonlarına ait pikler ile spektrumda çakıģmadığı gözlendi. Bunlar sırasıyla 2-kloro propiyonik asit (ġekil 4.9.), α-hidroksi isovalerik asit (ġekil 4.10.), ibuprofen (ġekil 4.11.), mandelik asit (ġekil 4.12.) ve 2-kloro mandelik asit (ġekil 4.13.) molekülleridir. ġekil 4.9. Rasemik 2-kloro propiyonik asitin 1 H NMR spektrumu ġekil Rasemik α-hidroksi isovalerik asitin 1 H NMR spektrumu ġekil Rasemik ibuprofenin 1 H NMR spektrumu ġekil Rasemik Mandelik asitin 1 H NMR spektrumu

116 106 ġekil Rasemik 2-kloro mandelik asitin 1 H NMR spektrumu Rasemik formda 2-kloro propiyonik asitin yalnız baģına (10 mm) ve kiral reseptörler 8, 9, 10 ve 11 (10 mm) ile etkileģmesi ġekil de gösterilmiģtir. Buradan elde edilen sonuçlar ıģığında 2-kloro propiyonik asitin CH protonuna ait kuartet piki yarılarak yukarı alana kaymıģtır. ġekil Rasemik 2-kloro propiyonik asidin a) 2-kloro propiyonik asid b) kiral reseptörler 8 c) 10 d) 11 ve e) 9 ile 1 H NMR spektrumu (1:1 oran ve CDCl 3 daki 10 mm çözeltisi, 25 C) Kimyasal kayma değerlerinin ( R formu için aralığnda; S formu için ise aralığında olduğu gözlendi. Ayrıca 2-klor propiyonik asitin bu reseptörler ile etkileģmesi sonucunda -Me protonuna ait pikinde yarılma ve kayma gözlendi (Çizelge 4.1). Ayrıca kiral reseptörlerdeki protonlara ait piklerin de aģağı alana doğru kaydığı gözlendi. Örneğin 9 nolu reseptörün CH 3 protonlarına ait dublet pik; 1.29 ppm den, 1.68 ppm e kaymıģtır.

117 107 Çizelge 4.1. Kiral reseptörler 8 11 in 2 kloro propiyonik asit ile 1:1 diasteroisomerik kompleksinin kimyasal kayma değerleri (CDCl 3, 25 o C, 400 MHz) Kiral reseptör Proton Serbest R δ (R) S δ (R) δ H (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) δ (Hz) α-me (R) α-h (R) α-me (R) α-h (R) α-me (R) α-h (R) α-me (R) α-h (R) Benzer etkileģmeler rasemik α-hidroksi isovalerik asit ile kiral reseptörler 9 ve 10 ile eģit moldeki karıģımlarında da gözlendi (Çizelge 4.2). α-hidroksi isovalerik asit α- CH protonuna ait dublet pik etkileģmeler sonucunda yarılarak yukarı alana kaymıģtır ( ppm den; 10 ile ve ppm e, 9 ile ve ppm e). Çizelge 4.2. Kiral reseptörler 8 11 in α-hidroksi isovalerik asit ile 1:1 diasteroisomerik kompleksinin kimyasal kayma değerleri (CDCl 3, 25 o C, 400 MHz) Kiral Serbest R δ (R) S δ (R) Proton reseptör δ H (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) δ (Hz) Me (R) 8 Me α-h Me (R) 9 Me (R) α-h (R) Me (R) 10 Me (R) α-h (R) Me (R) 11 Me (R) α-h a a a a a a Belirlenemedi Ancak α-ch protonunun reseptör 8 ile etkileģmesinde kimyasal kayma varken herhangi bir yarılma tespit edilemiģtir. α-hidroksi isovalerik asitin yapısında bulunan metil protonları ppm de dublet ve ppm de dublet sinyali vermektedir. α- hidroksi isovalerik asitin; kiral reseptörler 8, 9, 10 ve 11 ile etkileģimleri sonucunda R formu için ppm deki pik kayarak ppm de dd Ģeklinde, ppm deki pik ise ppm e kayarak dd Ģeklinde sinyal vermektedir. Aynı Ģekilde S formu için ppm deki dublet pik ppm e kayarak dd, ppm deki dublet pik ise, ppm e kayarak dd Ģeklinde sinyal vermektedir (ġekil 4.15).

118 108 ġekil Rasemik α-hidroksi isovalerik asitin a) α-hidroksi isovalerik asit b) kiral reseptörler 8 c) 10 d) 11 ve e) 9 ile 1 H NMR spektrumu (1:1 oran ve CDCl 3 daki 10 mm çözeltisi, 25 C) Benzer Ģekilde rasemik formda ibuprofenin yalnız baģına (10 mm) ve kiral reseptörler 8, 9, 10 ve 11 (10 mm) ile etkileģmesi ġekil da gösterilmiģtir. Buradan elde edilen sonuçlar ıģığında ibuprofenin CH protonuna ait kuartet piki yarılarak, yukarı alana kaymıģtır. Kimyasal kayma değerlerinin ( R formu için ppm aralığında; S formu için ise ppm aralığında olduğu belirlendi. ġekil Rasemik ibuprofenin a) ibuprofen b) kiral reseptörler 8 c) 10 d) 11 ve e) 9 ile 1 H NMR spektrumu (1:1 oran ve CDCl 3 daki 10 mm çözeltisi, 25 C)

119 109 Ayrıca ibuprofenin bu reseptörler ile etkileģmesi sonucunda -Me protonuna ait pikinde yarılma ve kayma gözlendi. Bunlardan 8, 9 ve 11 de bir kaymanın ve yarılmanın olduğu tespit edilirken kiral reseptör 10 ile ibuprofenin etkileģiminde α-me protonlarının yukarı alana kaydığı ancak herhangi bir yarılmanın olmadığı gözlenmiģtir (Çizelge 4.3.). Çizelge 4.3. Kiral reseptörler 8 11 in ibuprofen ile 1:1 diasteroisomerik kompleksinin kimyasal kayma değerleri (CDCl 3, 25 o C, 400 MHz) Kiral Serbest R δ (R) S δ (R) Proton δ (Hz) reseptör δ H (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) α-me (R) 8 a a a a α-h α-me (R) 9 α-h (S) α-me α-h (S) α-me (R) 11 α-h (S) a Belirlenemedi Benzer etkileģmeler rasemik mandelik asitin kiral reseptörler 8, 9, 10 ve 11 ile etkileģmelerinde de görüldü. Mandelik asitin α-ch protonuna ait singlet olan pikin yukarı alana kaydığı ve dublete yarılmıģ olarak sinyal verdiği gözlendi (ġekil 4.17.). ġekil Rasemik mandelik asitin a) mandelik asit b) kiral reseptörler 8 c) 10 d) 11 ve e) 9 ile 1 H NMR spektrumu (1:1 oran ve CDCl 3 daki 10 mm çözeltisi, 25 C)

120 110 Mandelik asitin yapısında bulunan α-h protonlarına ait 5.27 ppm de singlet pik; kiral reseptörler 8, 9, 10 ve 11 etkileģimleri sonucunda D formu için sırasıyla 0.481, 0.469, ve ppm yukarı alana kaydığı gözlendi. Aynı Ģekilde L formu için ise sırasıyla 0.508, 0.488, ve ppm yukarı alana kaydığı gözlendi. Burada kiral reseptörler 8, 9, 10 ve 11 ile etkileģmeleri sonucunda elde edilen D ve L enantiyomerlerinin arasındaki δ değerinin sırasıyla 10.8, 7.6, 8.4 ve 1.2 Hz olarak ölçülmektedir (Çizelge 4.4.). Çizelge 4.4. Kiral reseptörler 8 11 in mandelik asit ile 1:1 diasteroisomerik kompleksinin kimyasal kayma değerleri (CDCl 3, 25 o C, 400 MHz) Kiral Proton Serbest D δ (D) L δ (L) δ (Hz) reseptör δh (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) 8 α-h (L) (L) (L) (L) Konuk (guest) olarak kullanılan bir baģka asit ise rasemik 2-kloro mandelik asittir. 2-kloro mandelik asit (10 mm) ve kiral reseptörler 8, 9, 10 ve 11 (10 mm) in etkileģmesi ġekil de gösterildi. ġekil Rasemik 2-kloro mandelik asitin a) 2-kloro mandelik asit b) kiral reseptörler 8 c) 10 d) 11 ve e) 9 ile 1 H NMR spektrumu (1:1 oran ve CDCl 3 daki 10 mm çözeltisi, 25 C)

121 111 Elde edilen sonuçlar ıģığında 2-kloro mandelik asitin α-h protonuna ait singlet pik yarılarak yukarı alana kaymıģ ve dublet olarak sinyal vermiģtir. Kimyasal kayma değerlerinin ( R formu için ppm aralığnda; S formu için ise ppm aralığında olduğu gözlendi. (Çizelge 4.5). Çizelge 4.5. Kiral reseptörler 8 11 in 2 kloro mandelik asit ile 1:1 diasteroisomerik kompleksinin kimyasal kayma değerleri (CDCl 3, 25 o C, 400 MHz) Kiral Proton Serbest R δ (R) S δ (S) δ (Hz) reseptör δh (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) 8 α-h (S) (S) (S) (S) Bu bilgilerden kiral reseptörlerin bütün karboksilik asit türevleri ile etkileģim içinde bulunduğu gözlendi. Karboksilik asit türevlerinin hedeflenen protonlarının NMR spektrumunda yukarı alana kaydığı gözlendi. Bunun yanında kiral reseptörlere ait bazı piklerinde aģağı alana kaydığı tespit edildi. Bu gibi hem konak hem de konuk molekülünün NMR piklerindeki kaymalarının olması bir kompleksleģmenin olduğunun da kanıtı olmaktadır. Burada elde edilen veriler doğrultusunda öncelikli olarak 8 ve 9 nolu bileģiklerin 2-kloro mandelik asit ve mandelik asit ile olan etkiģimleri üzerinde yoğunlaģılmıģtır. Elde edilen konak-konuk (host-guest) kompleksinin stokiyometrik oranı 1 H NMR ile Job-plot (Job, 1928) metodu kullanılarak tespit edilmiģtir. Konak (host) ve konuk (guest) moleküllerin çözücü olarak CDCl 3 deki toplam konsantrasyonu (10mM) sabit tutularak konuk molekülün molar oranı {[G]/([H]+[G])} sürekli değiģtirilerek 1 H NMR spektrumları alındı. Elde edilen spektrumlardaki metin protonundaki kimyasal kayma (Δδ) değerlerine göre kiral amino alkol türevi 8 ve 9 ile R ve S -2-kloro mandelik asitin Job-plot analiz grafikleri ġekil 4.19 ve ġekil 4.20 de gösterilmiģtir.

122 112 ġekil Kiral reseptör 8 ile R ve S 2-kloro mandelik asitin Job-plot grafiği* *[H/(H+G) = 2-kloro mandelik asidin molar oranı, Δδ = R ve S 2-kloro mandelik asitin metin protonuna ait kimyasal kaymadaki değiģiklik Job-plot analizlerinde elde edilen grafikten ya en yüksek noktanın ya da en küçük noktanın X eksenindeki [G]/([H]+[G]) değerinin kaç olduğuna göre kompleksleģmenin oranı tespit edildi. Buna göre grafiklerden görüldüğü gibi grafiğin en yüksek noktasının [G]/([H]+[G]) ekseninde yaklaģık 0.5 noktasına gelmesi kompleksleģmenin 1:1 olduğunu göstermektedir. ġekil Kiral reseptör 9 ile R ve S- 2-kloro mandelik asitin Job-plot grafiği *[H/(H+G) = 2-kloro mandelik asidin molar oranı, Δδ = R ve S 2-kloro mandelik asitin metin protonuna ait kimyasal kaymadaki değiģiklik

123 113 KompleksleĢme oranın tespitinden sonra kompleksleģme kararlılığı hakkında bilgi sahibi olmak için titrasyon çalıģması yapıldı. Bunun için rasemik 2-kloro mandelik asitin CDCl 3 deki konsantrasyonunun M olacak Ģekilde bir çözeltisi hazırlandı. Aynı Ģekilde kiral reseptörün de CDCl 3 deki M lık bir çözeltisi hazırlandı. Hazırlanan 2-kloro mandelik asitin üzerine sırasıyla 0, 0.20, 0.40, 0.60, 0.80, 1.00, 1.20, 1.60, 2.00, 3.00, 4.00, 6.00, 8.00, olacak Ģekilde kiral reseptör çözeltisinden ilave edildi ve her ilaveden sonra 1 H NMR spektrumu alındı. Elde edilen spektrumlardan 2- kloro mandelik asitin CH protonundaki kayma kaydedildi. Kaydedilen bu değerlerden kiral reseptörün konsantrasyonun, 2-kloro mandelik asitin konsantrasyonuna ([H]/[G]) karģı kimyasal kayma (Δδ) değerlerinin grafiğe geçirilmesi ile ġekil ve ġekil de görüldüğü gibi eğriler elde edildi. Bu titrasyon grafiğine göre de ([H]/[G]) > 1 olduğunda kimyasal kayma değerinde çok fazla bir değiģiklik olmaması da bize komplekleģme oranının 1:1 olduğunu kanıtlamaktadır. BaĢka bir değiģle eğrinin doğrusal olarak devam ettiği [H]/[G] = 1 değeri bize 1:1 oranında kompleks oluģturduğunun kanıtıdır. ġekil Kiral reseptör 8 ile R ve S 2-kloro mandelik asitin 1 H NMR spektrumlarından elde edilen titrasyon eğrisi

124 114 ġekil Kiral reseptör 9 ile D ve L mandelik asitin 1 H NMR spektrumlarından elde edilen titrasyon eğrisi Kiral reseptörler 8 11 ile 2-kloro mandelik asit ve mandelik asitler ile yapılan titrasyon çalıģması sonucunda elde edilen grafikten en küçük kareler metodu ile WinEQNMR2 programından kompleksleģme sabitleri hesaplandı (Çizelge 4.6.). Çizelge 4.6. Kiral reseptörler 8 11 in α-kiral karboksilik asitler ile kompleksleģme sabitleri K a (mol/l) -1 Kiral Reseptör *belirlenemedi Karboksilik asit K (x10 3 ) M -1 L/D veya S/R (S)-2-Kloro mandelik asit ± (R)- 2-Kloro mandelik asit ± 1.91 L-Mandelic acid ± D- Mandelic acid ± 1.92 (S)-2-Kloro mandelik asit ± (R)- 2-Kloro mandelik asit ± 2.00 L-Mandelic acid ± D- Mandelic acid ± 2.19 (S)-2-Kloro mandelik asit ± (R)- 2-Kloro mandelik asit ± 1.43 L-Mandelic acid 13.17± D- Mandelic acid 11.96±2.03 (S)-2-Kloro mandelik asit ± (R)- 2-Kloro mandelik asit ± 3.14 L-Mandelic acid * D- Mandelic acid *. Burada kiral reseptör 11 ile 2-kloro mandelik asit arasındaki kompleksleģme sabiti ve (x10 3 ) M -1 gibi büyük bir değere sahip olmasına rağmen S / R oranı 1.12 dir. Bunun yanında kiral reseptör 9 ile 2-kloro mandelik asit arasındaki

125 115 kompleksleģme sabiti ve (x10 3 ) M -1 iken S / R oranı 1.94 dür. Aynı Ģekilde kiral reseptör 9 ile mandelik asit arasıdaki kompleksleģme sabiti ve (x10 3 ) M -1 iken L / D oranı 1.35 olmaktadır. Bununla birlikte kiral reseptörler 8 ve 9 un hem mandelik asitin hem de 2-kloro mandelik asitin CH protonlarının kimyasal kayma değerlerinin daha fazla bir değiģikliğe neden olduğu tespit edildi. Kiral reseptörlerden 8 11 in kimyasal yapıları birbirine benzer yapılar olmalarına rağmen karboksilik asitlere karģı kiral ayırma yetenekleri birbirinden farklıdır. NMR spektrumlarındaki kimyasal kayma değerleri farkları ( göz önüne alındığında 8 ve 9 nolu kiral reseptörler ile en iyi sonuçlar elde edildi. Reseptör 11 ile 2-kloro mandelik asit arasındaki birebir etkileģme 2D noesy spektra ıģığında analiz edildi (ġekil 4.23.). Spektrumdan çıkarılan sonuçlara göre kiral reseptördeki metil ve metilen protonları ile konuktaki -metil protonları arasındaki çapraz pikler çözelti halinde yapının bu konumları ile bir etkileģim halinde olduğunu göstermektedir. ġekil Kiral reseptör 11 ile rasemik 2-kloro mandelik asitin 1:1 karıģımının (400 MHz, 10 mm CDCl 3 ) 2D NOESY spektrumu

126 116 Birinci planda asit baz etkileģmesi görülürken buna ilave olarak sterojenik merkezden uzaktaki protonlarında (örneğin -hidroksi izovalerik asit, 2-kloro propiyonik asit ve ibuprofen in CH 3 protonları) etkileģerek yarıldıkları ve kaydıkları görülmektedir. Bunun nedeninin reseptörlerdeki aromatik protonlarla karboksilik asitlerdeki metil protonları arasındaki CH 3 - etkileģmesi olduğu düģünülmektedir. Karboksilik asitlerin enantiyomerik fazlalığının belirlenmesi için kiral reseptör 9 ile 2-kloro mandelik asit seçildi. 2 kloro mandelik asitin %0, %20, %40, %60, %80 ve %100 enantiyomerik fazlalık içeren çözeltileri hazırlandı. Çözeltilerin üzerine 0.25 eq kiral reseptör 9 ilave edilerek NMR spektrumları kaydedildi (ġekil 4.24.). Ġntegrasyon değerlerinden gerçek enantiyomerik saflık, % ±2 lik bir sapma ile belirlendi. a) b) ġekil a) Kiral reseptör 9 (0.25 eq) ile 2-kloro mandelik asit çözeltisinde değiģen enantiyomerik saflıktaki 400 MHz NMR spektrumları b) Hazırlanan ve gözlenen ee değerleri (2-kloro mandelik asit ile kiral reseptör 9 ) ġekil de kiral reseptör 9 ile R ve S-2-kloro mandelik asitin minimum enerjili halleri görülmektedir. Buradan da konuk-konak etkileģmesinin temelini kiral reseptör 9 daki protonlanmıģ azot ile asitin karboksilat grubu arasındaki etkileģmenin oluģturduğu söylenebilir.

127 117 a) b) ġekil Kiral reseptör 9 ile (a) (R)-2-kloro mandelik asit (b) (S)-2- kloro mandelik asit kompleksinin minimum enerjili yapıları Sıvı Membran ile Aminoasit Tuzları ve Mandelik Asitin Enantiyoseçimli TaĢınması Sıvı membran ile triptofan-metilester (TrpOMe), fenilalanin-metilester (PheAlaOMe), fenilglisin-metilester (PheGlyOMe) ile mandelik asitin (MA) enantiyoseçimli olarak taģınması çalıģması yapıldı (ġekil 4.26.). DL-fenilglisinmetilester DL-triptofanmetilester DL-fenilalaninmetilester DL-mandelik asit a b c d ġekil Sıvı membran çalıģmalarında kullanılan mandelik asit ve aminoasitler

128 118 Bu çalıģmada sentezlenen kiral kaliksaren türevlerinin seçimli olarak aminoasit enantiyomerlerinden birisini taģıyıp-taģımadığını tespit etmek amacı ile sıvı membran tekniği kullanıldı. Bunun için TrpOMe için 2.0x10-4 M, PheAlaOMe için 7.0x10-3 M, PheGlyOMe.HCl için 7.0x10-3 M ve MA için 2.0x10-4 M lık sulu çözeltiler hazırlandı. Hazırlanan bu çözeltilerden MA nin ph = 2, aminoasitmetilester çözeltileri ph = 5.5 e HCl/LiOH kullanılarak ayarlandı. Organik fazı ise kiral taģıyıcıyı oluģturacak olan kaliksaren türevleri un CHCl 3 deki 2x10-4 M lık çözeltileri hazırlandı. Deney düzeneği olarak klasik U-tipi cam boru kullanıldı. Membran faz 300 rpm ile manyetik karıģtırıcı ile karıģtırıldı (ġekil 4.27.). Kullanılan bu U-tipi cam malzemenin toplam hacmi 40 ml, boru iç çapı 10 mm dir. Kaynak faz 5 ml, alıcı faz 5 ml ve organik faz 10 ml olarak belirlendi. Kaynak fazın ph = 5.5 (aminoasit metil esterleri için) ve ph = 2.0 (mandelik asit için) olarak belirlendi. Alıcı fazın ph = 1.5 (aminoasit metil esterleri için) ve ph = 8.0 (mandelik asit için) olarak belirlendi. Konuk (guest) moleküllerin taģınma oranı; numunelerin periyodik olarak 0, 2, 4, 8 ve 24 saat arayla alınarak UV-Vis spektroskopi cihazı ile hem kaynak (source) hem de alıcı (receiving) fazlarının ölçülmesi ile elde edildi. Elde edilen verilerden oluģturulan çizelge ve grafikler, alıcı (receiving) fazın değerlerine göre değerlendirilerek hesaplandı. ġekil Deney Ģartları ve klasik U-tipi boru (a) kaynak (source) faz 5 ml: aminoasit metilester (ph =5.5) veya MA (ph = 2.0) (2.0x10-4 7x10-3 M) (b) Organik taģıyıcı fazı (10 ml): CHCl 3 ; taģıyıcı kiral kaliks[4]aren türevleri (25 30) (2.0x10-4 M) (c) alıcı (receiving) faz (5 ml): saf su (amino asit metil ester için ph = 1.5; MA için ph = 8.0) Bu çalıģmada MA veya aminoasit-metil ester moleküllerinin taģıma miktarı akı J (flux) ile hesaplanmıģtır. J sabiti Ģu Ģekildedir (Krieg, 2000). (1)

129 J 24 (x10-9 ) 119 Burada t zamanı (saniye), A membran alanını (m 2 ), ΔC r alıcı fazın konsantrasyonu (M) ve V r ise alıcı fazın hacmini (L) ifade eder. Enantiyoselektiflik (α) ise, bir enantiyomerin akısının diğer enantiyomerin akısına (flux) oranıdır. (2) Bu denklemde α akı oranını; J D kullanılan konuk molekülün D enantiyomerinin akısını ve J L ise kullanılan konuk molekülün L enantiyomerinin akısını ifade etmektedir. Kiral kaliks[4]aren bileģikleri PheGlyOMe nin enantiyomerlerinin taģınmasında kullanıldı. PheGlyOMe nin taģınmasında en fazla oran 29 nolu bileģik ile gerçekleģirken, en iyi enantiyoseçiciliği de 29 nolu bileģik sağlamaktadır (Çizelge 4.7.). Ayrıca 29 > 25 > 27 > 26 > 30 > 28 sırasına göre bir taģıyıcılığın olduğu gözlendi (ġekil 4.28.) ġekil PheGlyOMe nin kiral taģıyıcı ile taģınmasındaki 24 saatteki akı. Burada kullanılan kiral taģıyıcılardan 29 ve 30 un PheGlyOMe için daha iyi enantiyoseçici olduğu ve α değerinin sırasıyla 2.05 ve 1.74 olduğu hesaplandı. ÇalıĢmanın bir baģka ilginç olan tarafı ise, belirli zaman aralıklarında yapılan ölçümler ile zamanla enantiyoseçiciliğin değiģimidir. ÇalıĢmanın ilk baģlarında geçen madde miktarı az iken enantiyoseçiciliğin (α) büyük olduğu, ancak zaman ilerledikce taģınan madde miktarın artmasına rağmen enantiyoseciciliğin azaldığı gözlendi. Ġlk 2 saat içinde 29 nolu bileģiğin enantiyomerleri arasındaki α değeri 3.27 iken 24 saatin sonunda