T.C. YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü ARAŞTIRMA PROJELERİ ÖZETLERİ (2010 2011 YILLARI) İSTANBUL, 2013 2
Kapak Tasarımı Mehtap Kul Yıldız Teknik Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü Yıldız Kampüsü 34349 Beşiktaş/İSTANBUL Tel: 0 212 259 21 53 Santral: 0 212 383 70 70 / Dahili Numaralar : 3140-3141 Fax:0 212 227 67 49 Web sitesi:http://www.apk.yildiz.edu.tr e-mail: apk@yildiz.edu.tr 3
ÖNSÖZ Bilimin mutfağı olarak değerlendirilen üniversiteler akademik bilginin teknolojik ürünlere dönüşmesini sağlayan ve böylece üretimi tetikleyen ortamlardır. Teknolojinin bu kadar hızla değiştiği ve geliştiği bir ortamda Üniversitelerin mevcut teorik ve pratik bilgi ihtiyaçlarının değişmesi, çeşitlenmesi ve sürdürülebilir ar-ge faaliyetleri çok önemli rol oynamaktadır. İktisadi gelişmenin en önemli unsurlarından biri sanayileşmek ise sanayileşmenin devamlı ve yayılan bir yapı kazanması içinde teknolojik ilerleme ve ar-ge üretiminin yapılması diğer önemli bir unsurdur. Türkiye de bilim politikası alanındaki çalışmaların bir değerlendirilmesi yapıldığında ar-ge çalışmaları için yeterli kaynağın ayrılması, ayrılan kaynakların da harcanmasında etkili koordinasyon denetimi ve sağlayacak mekanizmaların oluşturulması gerekliliği ortaya çıkmaktadır. Ülkemizin rekabet gücünü ve refahını artırmak ve sürekli kılmak için bilim ve teknoloji politikaları geliştirmede, bunları gerçekleştirecek altyapı ve araçları oluşturmaya katkı sağlamada, araştırma ve geliştirme faaliyetlerini destekleme ve yürütmede, bilim ve teknoloji kültürü oluşturmada üniversitelere önemli görevler düşmektedir. Bu hedefe ulaşmada, Ülkemize ve insanlığa fayda sağlayacak bilimsel araştırmaların yapılmasını ve yaygınlaştırılmasını, disiplinler arası ve ulusaluluslararası işbirliğinin geliştirilmesini sağlamak amacıyla Üniversitemiz bünyesinde kurulan Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü nün sorumluluğu büyüktür. Koordinatörlüğümüz genç ve girişimci araştırmacılara maddi ve manevi destek vererek ar-ge ve yenilikçilik odaklı çalışmalara teşvik etmektedir. Ayrıca, Üniversitemiz bünyesinde yürütülen bilimsel çalışmaların kalitesini yükseltmede ve araştırmacıları doğru alanlara yöneltmede Koordinatörlüğümüz önemli çalışmalar yapmaktadır. Bu değerli çalışmada 2010-2011 yılları içerisinde BAP Koordinatörlüğümüz tarafından desteklenen araştırma projelerinin özetlerine yer verilmektedir. Üniversitemizde yürütülen araştırma faaliyetleri ve projeler konusunda kurum içi ve kurum dışı paydaşlarımızı bilgilendirmek amacıyla hazırlanan bu değerli çalışmada emeği geçen proje ekipleri ve BAP Koordinatörlüğü çalışanlarına teşekkür eder, çalışmalarında başarılar ve kolaylıklar dilerim. Prof. Dr. İsmail YÜKSEK Rektör 4
SUNUŞ Üniversitelerin yarınlarda var olabilmeleri, dünya üniversiteleri ile yarışı devam ettirebilmeleri için eğitim-öğretim faaliyetlerine ek olarak, ülkemize ve insanlığa fayda sağlayacak Ar-Ge faaliyetlerinin yaygınlaştırılması, disiplinler arası ve ulusal-uluslararası işbirliğinin ve inovasyon sisteminin belkemiğini oluşturan üniversite-sanayi işbirliğinin geliştirilmesi artık bir zorunluluktur. Bu anlamda Yıldız Teknik Üniversitesi nin prestijli bir dünya üniversitesi olması yolunda Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü ne (BAPK) önemli görevler düşmektedir. Bu amaçla BAPK, tamamlandığında sonuçları ile alanında bilime, evrensel veya ulusal ölçülerde katkı yapması, ülkenin teknolojik, ekonomik, sosyal ve kültürel kalkınmasına katkı sağlaması beklenen, Yıldız Teknik Üniversitesi öğretim üye ve/veya elemanlarının, uluslararası kurum/kuruluşların katılımıyla da yapılabilecek bilimsel araştırma projelerine destek sağlamaktadır. BAP koordinatörlüğümüzce, yüksek lisans ve doktora eğitimini sürdürmekte olan öğrencilerin öğretim programları gereğince tez danışmanı yöneticiliğinde yürüttükleri Yüksek Lisans Tez Projesi (YÜLAP), Doktora Tez Projesi (DOP), doktoralı genç bilim insanlarının araştırmalarını sürdürebilmeleri için desteklenen Genç Araştırmacı Destek Projesi (GEP), ve proje yürütücüsünün sadece YTÜ öğretim üyelerinden oluştuğu ve proje ekibinin, üniversite içinden/dışından, ulusal/uluslararası üniversite/araştırma kurumlarında görevli, en az üç araştırmacıdan oluştuğu Kapsamlı Araştırma Projesi (KAP) olmak üzere dört çeşit proje desteği verilmektedir. Kamu kaynaklarının verimli kullanımı ve bu desteklerin fakültelerimize mümkün mertebe dengeli dağılımı için özen gösterilmektedir. 2011 den itibaren desteklenen KAP ve GEP projelerinin başarı ile sonuçlanabilmesi için SCI veya SCI-E kapsamındaki dergilerde en az bir yayın yapılmış veya yayının kabul edilmiş olması şartı getirilerek, araştırma projelerinden çıkan yayın ve bildiri sayısının arttırılması ile üniversitemizin uluslararası düzeyde adının duyurulmasına katkıda bulunulması sağlanmıştır. Son 3 yıl (2010-2012) içinde BAP koordinatörlüğünce desteklenen araştırma projelerinin özetlerinin yer aldığı bu iki derleme kitap ile projelerin sanayi ve öğretim elemanları ile paylaşılması ve ortak çalışmalar yapan araştırmacılarımızın birbirleriyle ve sanayi ile bir araya getirilmesi amaçlanmıştır. Böylece proje sonuçlarının daha yaygın bir etki oluşturmasına katkı sağlanacaktır. Proje 5
sayısının fazla olması nedeniyle son 3 yılda desteklenen projeler 2 kitap halinde hazırlanmıştır. 2010-2012 yılları arasında BAPK tarafından desteklenen proje sayılarının ve toplam destek miktarının yıllara göre dağılımı Şekil 1 ve 2 de verilmiştir. 2012 yılı itibariyle proje sayımız 464 ve son 3 yılda toplam destek miktarı yaklaşık 10.234.000 TL olarak gerçekleşmiştir. 2010 yılında 66 proje desteklenirken, 2012 yılında desteklenen proje sayısı 239 dur. Özellikler döner sermaye gelirlerimizin artması destek miktarının artmasına neden olmuştur. Proje sayılarının fakülteler bazında dağılım Tablo 1 de verilmiştir. BAPK tarafından desteklenen 464 adet projenin 132 si (%28) Fen-Edebiyat Fakültesi tarafından 120 si (%25) ise Kimya- Metalurji fakültesi tarafından sunulmuştur. BAP koordinatörlüğümüzün önümüzdeki yıllarda da amacı desteklenen proje sayılarını artırırken aynı zamanda sonuçları ulusal ve uluslararası yayına ve ürüne dönüşecek nitelikli projelerin desteklenmesini sağlamak olacaktır. Prof. Dr. Özgen Ümit Çolak Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörü İstanbul, 2013. 6
PROJE SAYISI 250 239 200 159 150 91 100 51 66 50 0 2008 2009 2010 2011 2012 YILLAR Şekil 1. Proje sayılarının yıllara göre dağılımı TL. 4.500.000,00 4.000.000,00 3.500.000,00 3.000.000,00 2.500.000,00 2.000.000,00 1.500.000,00 1.000.000,00 500.000,00 0,00 2008 2009 2010 2011 2012 YILLAR Şekil 2. Proje destek miktarının yıllara göre dağılımı 7
Tablo 1. Proje sayılarının fakültelere göre dağılımı FAKÜLTE 2010 2011 TOPLAM Fen-Edebiyat Fakültesi 15 54 69 İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi 0 2 2 Mimarlık Fakültesi 2 8 10 Elektrik-Elektronik Fakültesi 11 13 24 İnşaat Fakültesi 10 18 28 Makine Fakültesi 3 12 15 Kimya-Metalurji Fakültesi 17 43 60 Sanat ve Tasarım Fakültesi 0 1 1 Eğitim Fakültesi 3 3 6 Gemi İnş. ve Deniz. Fakültesi 2 5 7 Meslek Yüksek Okulu 1 0 1 Sosyal Bilimler Ens. 1 0 1 Enformatik Bölümü 1 0 1 GENEL TOPLAM 66 159 225 8
İÇİNDEKİLER 2010 YILINA AİT PROJELER Sayfa No Fen Edebiyat Fakültesi 11 Mimarlık Fakültesi 41 Elektrik Elektronik Fakültesi 44 İnşaat Fakültesi 62 Makine Fakültesi 78 Kimya Metalurji Fakültesi 83 Eğitim Fakültesi 111 Gemi İnşaatı ve Denizcilik 116 Sosyal Bilimler Enstitüsü 120 Meslek Yüksek Okulu 122 Enformatik Bölümü 123 2011 YILINA AİT PROJELER Fen Edebiyat Fakültesi 126 İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi 231 Mimarlık Fakültesi 235 Elektrik Elektronik Fakültesi 258 İnşaat Fakültesi 289 Makine Fakültesi 321 Kimya Metalurji Fakültesi 344 Sanat ve Tasarım Fakültesi 435 Eğitim Fakültesi 437 Gemi İnşaatı ve Denizcilik 440 9
2010 YILINA AİT ARAŞTIRMA PROJELERİ 10
Proje No: 2010-01-01-DOP01 GERİNİM ALTINDAKİ TEK DUVARLI KARBON NANOTÜPLERİN ELEKTRONİK YAPILARINDAKİ DEĞİŞİM: PARALEL O(N) SIKI-BAĞ MOLEKÜLER DİNAMİK SİMÜLASYONU Prof. Dr. Gülay DERELİ Doktora Öğrencisi Necati VARDAR Fen - Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü Başlangıç Tarihi: 2010-05-15 Bitiş Tarihi: 2011-05-15 ÖZET Tek Duvarlı Karbon Nanotüp (TDKNT) ler, sağlamlıkları, önemli mekanik ve elektronik özellikleri nedeniyle nanoteknoloji araştırmalarında ön sıralarda yer almaktadır. Katkılamaya gerek olmadan sadece geometrik parametrelerinin değiştirilmesi ile elektronik özelliklerinin değiştirilebilir olması, TDKNT lere elektronik uygulamalarda önemli bir yer verir. Geometrik yapılarına bağlı olarak metal veya farklı enerji bant aralıklarına sahip yarıiletken özelliği gösterirler. Germe ve sıkıştırma (gerinim) etkisi yarıiletken zig-zag TDKNT lerin enerji bant aralıklarını değiştirebilmekte yarıiletken-metal geçişlerine neden olmaktadır. TDKNT ler kullanıldıkları elektronik devrelerde ani olarak yerel sıcaklık artışlarına uğramaktadır. Sıcaklık, TDKNT lerin yapısal kararlılığını, mekanik ve elektronik özelliklerini etkilediğinden nanotüplere dayalı aygıtların performansları açısından kritik bir parametredir. Bu yüzden TDKNT lerin düşük / yüksek sıcaklıklarda mekanik ve elektronik özelliklerinin incelenmesi önem kazanmaktadır. Önerilen proje ile; TDKNT simülasyonları için kendi geliştirdiğimiz N-mertebe Sıkı-Bağ Moleküler Dinamik (O(N) SBMD) simülasyon yöntemi kullanılarak gerçek uzayda; düşük / yüksek sıcaklıklarda germe ve sıkıştırma etkisi altında TDKNT lerin elektronik yapıları incelenecektir. Sıcaklık arttıkça yarıiletken TDKNT lerin enerji bant aralığı azalır. Proje ile düşük sıcaklıklarda (0.1K 300 K) gözlenen farklı davranışa açıklık getirilecektir. Literatürde az sayıda çalışılan germe/ sıkıştırma gerinimleri altında elektronik yapının, enerji bant aralıklarının değişimi için seçilmiş TDKNT ler simule edilerek sistematik bir araştırma ile bir kurala bağlanmaya çalışılacaktır. Düşük / Yüksek sıcaklıklarda germe / sıkıştırma etkisi altındaki TDKNT lerin elektronik yapılarının, enerji bant aralıklarının değişiminin incelenmesi bu konuda yapılacak olan ilk çalışma olarak TDKNT lerin nano aygıtlardaki kullanımları açısından önemli bir çalışma olacaktır. Düşük / yüksek sıcaklıklarda germe / sıkıştırma etkisi altındaki TDKNT lerin elektronik yapılarını incelemek için gerinim değerleri z-doğrultusunda % boy artışı olarak uygulanarak her bir gerinim değerinde TDKNT lerin ortalama toplam enerjileri, fermi enerji seviyeleri tespit edilecektir. Gerçek uzay elektronik durum yoğunluğu grafikleri çizilecektir. Gerinim nedeni ile enerji bant aralıklarında oluşacak değişiklikler tespit edilecektir. Yarıiletken-metal-yarıiletken geçişleri incelenerek bir kurala bağlanmaya çalışılacaktır. TDKNT lerin düşük / yüksek sıcaklıklarda, germe / sıkıştırma etkisi altında kiralitelerine ve çaplarına bağlı olarak, yapısal kararlılıkları ve fiziksel özelliklerindeki değişim 11
incelenecektir. Bu değişimlerin TDKNT lerin simetrik yapılarını etkileyerek yarıiletkenmetal-yarıiletken geçişlerine neden olduğu konularında varsayımlar yapılacaktır. Ayrıca gerinim altındaki TDKNT lerin elastik / plastik geçişleri tespit edilerek, sanal ortamda dayanıklılık testleri yapılacaktır. Proje ile önerilen çalışmalar, ileride elektronik aygıtlarda kullanılacak TDKNT lerin elektronik yapılarının kontrolü hakkında kıymetli bilgiler verecektir. Düşük / yüksek sıcaklıkların gerinim altındaki TDKNT lerin yarıiletken-metal-yarıiletken geçişlerini nasıl etkilediği ilk defa incelenecektir. Örneğin bir nano aygıtta yarıiletken olarak kullanılmak üzere seçilen bir TDKNT nin sıcaklık etkisi altında germe/sıkıştırma deformasyonları ile nasıl bir metal e dönüşebileceğini göstermeyi planlamaktayız. SUMMARY Single Wall Carbon Nanotubes (SWCNTs) have attracted wide attention for application in nano-devices due to their high flexibility and strength depending on their chirality and diameter. What is so special about SWCNTs is that their electronic and structural properties can change with diameter and chirality. The conductivity of SWCNT is mostly determined by the chirality of the tubes. Depending on their chirality, they could be a metal or wide/narrow gap semiconductor. Conductivity of the nanotubes may also change due to uniaxial compressive or tensile deformations. Such deformations at elevated temperatures can modify the band gap of the nanotubes, causing metalsemiconductor-metal transitions of the nanotubes. Motivated with the scarse studies in literature, we started an MD simulation project to examine the band gap changes of SWCNTs under various uniaxial compressive and tensile loads at elevated temperatures. During our simulations we will use the Order N Tight-Binding Molecular Dynamics technique in parallel environment which is improved and successfully applied to SWCNT simulations by G.Dereli. The order N technique solves the band energy in real space and makes the approximation that only local environment contributes to the bonding and hence the band energy of each atom. The temperature dependence of the band gaps of semiconducting SWCNT is important for the variety of its potential applications. For semiconducting SWCNTs, energy band gaps decrease with increasing temperature. In the proposed project, we shall study the unexpected behavior observed between (0.1K- 300K) and also the high temperature energy band gap behavior of the semiconducting SWCNTs. The band gaps of SWCNTs are modified by both compressive and tensile strains and the zig-zag semiconducting SWCNTs show a semiconductor-metal transition with strain. In the project, a systematic simulation study will be performed using the SWCNTs of different we have chosen to address the chirality effect on the energy band gap modulation of SWCNTs through tensile or compressive strains that cause the semiconductor-metallic transitions in zig-zag semiconducting SWCNTs. We will be showing temperature effects over a broad range for the first time in the literature. We also plan to examine the physical properties of strained SWCNTs at high and low temperatures. We will show how the application of strain modifies the symmetries of the SWCNTs cause changes in the electronic structure. In the proposed project, we will also determine the elastic/plastic regions and the durability of the strained nanotubes. 12
Proje No: 2010-01-01-YL01 KİMYASAL SPREY PÜSKÜRTME TEKNİĞİ İLE ÜRETİLEN FEPC / Sİ HETEROEKLEMLERİN ELEKTRİKSEL VE OPTİK ÖZELLİKLERİ Prof. Dr. Kubilay KUTLU Yüksek Lisans Öğrencisi Pelin AYDOĞAN Fen - Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü Başlangıç Tarihi: 2010-03-01 Bitiş Tarihi: 2011-03-01 ÖZET Organik yarıiletken malzemelere geleceğin malzemesi gözüyle bakılmaktadır. Bilgi ve teknolojik gelişmelere paralel olarak gelişen elektroniğin temel malzeme taşı olan silisyuma uyumlu yeni malzeme arayışları, dikkatleri organik yarı iletken malzemeler üzerinde toplamış durumdadır [1]. Özellikle ftalosiyaninler, optik algılayıcılar ve gaz sensörleri gibi bazı alanlarda olmazsa olmaz malzemelerdendir. Dolayısıyla, bu malzemelerin ince filmlerinin elektriksel ve optik özelliklerinin sıcaklık,ışık,nem ve hazırlanma şekli gibi parametrelere bağlılığının belirlenmesi hem yeni uygulama alanlarının araştırılması hem de mevcut uygulamalarda üretilen aygıtın geliştirilebilmesi konusunda bir ön bilgi sağlayacaktır. Ftalosiyaninler, ısıl ve kimyasal kararlılıkları [2], yakın infrared (IR) bölgede yüksek soğurma bandına sahip olmaları [3] ve elektriksel özelliklerinin katkılıma ile büyük oranda değiştirilebilmesi gibi özelliklerinden dolayı çok çalışılan organik yarıiletken malzemelerden biridir[1 10].Ftalosiyaninler üzerindeki çalışmaların bir kısmı farklı moleküler yapılara sahip yeni malzemelerin sentezlenmesi üzerine, diğer bir kısmı da bu malzemelerin elektriksel, optik ve manyetik özelliklerinin belirlenerek yeni uygulama alanlarının araştırılması üzerinde odaklanmıştır. Bu çalışmanın amacı; ilk defa kimyasal sprey püskürtme tekniği ile FePc ince filmlerin n ve p- tipi silisyum altlıklar üzerine üretilmesi ve bunlardan p-n ve p-p heteroeklemler hazırlanarak elektriksel ve optik özelliklerinin incelenmesidir. 13
SUMMARY Organic semiconductors have attracted worldwide interest since the discovery of electroluminescence of polymers [1], which opened many opportunities for industrial applications. Since then, a considerable amount of works have been devoted to organic materials, allowing a better understanding of their properties as well as the physical processes, which take place in materials and devices. In the recent years, interest in organic semiconductor thin films has been increased dramatically. Devices like organic light-emitting device (OLED) [1-5], organic field effect transistors [6,7] and organic solar cells have already been realized. Thin solid films of phthalocyanines (Pc) and related metal complexes are of considerable interest in a number of studies about semiconductivity of molecular materials. This interest is mainly based on their high thermal and chemical stability as well as high optical absorption in the visible range and photoconductivity [3-9]. In this study, ıron phthalocyanine thin films will be growned on n-type and p-type Silicium by spray pyrolysis technique and the electrical and optical properties of p-p and p-n heterojunctions will be observed. 14
Proje No: 2010-01-02-DOP01 FARKLI ORTAMLARDA ÇOK BİLEŞENLİ TEK KAP YÖNTEMİ İLE MANNİCH REAKSİYONU Prof. Dr. Zuhal TURGUT Arş. Gör. Dr. Kadir TURHAN, Doktora Öğrencisi S. Arda ÖZTÜRKCAN Fen - Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü Başlangıç Tarihi: 2010-05-15 Bitiş Tarihi: 2011-11-15 ÖZET β-amino ketonların ve aldehitlerin hazırlanmasında klasik bir metod olan Mannich reaksiyonu organik kimyada farmasötik ve doğal bileşiklerin sentezinde kullanılan en önemli temel reaksiyonlardan biridir. Son yıllarda direkt katalitik Mannich reaksiyonundaki gelişmeler çok dikkat çekmektedir[1,2]. Su gibi toksik olmayan çözücü ortamı, enerji tasarrufu sağlayan ultrasound, mikrodalga ısıtması ve triflat gibi katalizörler ile çoklu bileşenli tek kap gibi, çevre dostu metodlar kullanılarak reaksiyonların gerçekleştirilmesi amaçlanmaktadır[3-5]. Son zamanlarda Lewis asidinin yeni bir tipi olarak nadir toprak metal triflat RE(OTf)3, katalizli organik sentezler geliştirilmiş ve birçok reaksiyonlara uygulanmıştır[6-9]. Triflatların birçok karakteristik özelliği vardır ki bunlar sulu çözücülerde kimyasal yapısı değişmeksizin diğer bir madde veya maddelerle karışabilen kuvvetli Lewis asidleri gibi davranır. Projemizin ilk aşamasında; Mannich metoduna göre substitue aril- ya da hetaril aldehidler, α-hidrojen içeren karbonil bileşikleri, aril aminler oda sıcaklığında yüksek hızlı karıştırma, ultrasonik banyo ve mikrodalga yardımı ile triflat katalizörlüğünde yeni heterohalka substituentli β-aminoketonlar sentezlenecektir. Projenin ikinci ve son aşamasında ise elde edilen yeni bileşiklerin kromatografik yöntemler ile saflaştırma işlemleri gerçekleştirilerek FTIR, 1H NMR, 13C NMR, ve GC-MS ile yapıları aydınlatılacaktır. Ayrıca sentezlenen katılma ürünlerinin biyolojik aktivite ölçümleri için çalışmalar yapılacaktır. 15
SUMMARY Mannich reaction that is a classical method in the preparation of β-amino ketones and aldehydes is one of the most basic reactions used in organic chemistry for the synthesis of pharmaceuticals and natural compounds. The progress in the direct catalytic Mannich reaction is attracting great attention in recent years[1,2]. Reactions are planned to be realized by environmental friendly methods like nontoxic solvent medium that is water, ultrasound, microwave heating that reduces the energy consumption and multicomponent one-pot for the catalyzers like triflate[3-5]. Recently, rare-earth metal triflate, especially RE(OTf)3, catalyst organic synthesis were developed as a new type of Lewis acid and were applied in many reactions[6-9]. Triflates have many characteristic features such as they act as Lewis acids that can be mixed with other substance or substances without changing their chemical structure in water solvents. New heterocyclic substitute β-aminoketones will be synthesized by the high speed stirring, ultrasound cleaner and microwave assisted at room temperature according to Mannich method from substituted aryl or hetarylaldehydes, α-hydrogen containing carbonyl compounds, aryl amines under triflate catalyst in the first stage of our study. The second and the final step of the study will be the purification of the newly obtained compounds by chromatographic processes and clarifying their structures by FTIR, 1H NMR, 13C NMR and GC/MS. The corporation with various institutions will be made for the biological activity measurements of the synthesized adaptive products. 16
Proje No: 2010-01-02-GEP01 YENİ HETARİL SUBSTİTUE TİYAZOLİDİNON TÜREVLERİNİN TEK-KAP MULTİKOMPONENT YÖNTEMİYLE SENTEZİ Arş. Gör. Dr. Fatma Tülay TUĞCU Prof. Dr. Şeniz KABAN, Arş. Gör. H. Kerim BEKER Fen - Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü Başlangıç Tarihi: 2010-05-15 Bitiş Tarihi: 2012-05-15 ÖZET Tiyazolidinonlar ve türevleri, makro halkalı kompleks ilâçların yapılarında yer alıyor olmaları, endüstrideki uygulamaları ve biyolojik özelliklerinden dolayı farmasötik amaçlı araştırmalarda kullanılmaları nedeniyle heterohalkalı bileşikler içinde önemli bir yer tutmaktadırlar. Ayrıca, tiyazolidinon halkasının 2-, 3-, 4- ve 5-pozisyonlarında değişik fonksiyonel grupların yer almış olması geniş bir farmakolojik aktiviteye sahip sentetik ürünlerin elde edilmesine olanak sağlamaktadır. Yapılan literatür araştırmalarının ışığında, bu çalışmada biyolojik aktiviteye sahip olabilecek bazı yeni tiyazolidinon türevlerinin sentezlenmesi amaçlanmıştır. Çalışma başlıca iki basamaktan oluşmaktadır. İlk basamakta, hedeflenen sentez işlemlerinde substrat olarak kullanılacak olan substitue tiyoüreler, aril izotiyosiyanatlar ve substitue aminler ile reaksiyonundan hazırlanması planlanmaktadır. Tiyoüreler ileri reaksiyonlar verebilme yetenekleri nedeniyle kükürt ve azot içeren heterohalkalı yapıdaki bileşiklerin sentezlenmesinde önemli bir yer tutmaktadır. Ayrıca, tiyoüre türevleri son yıllarda gösterdikleri antitüberküler, antibakteriyel, antifungal, anti-hiv, antihipertansif ve özellikle antikonvülzan gibi önemli biyolojik aktiviteleri nedeniyle dikkat çekmektedirler. Çalışmanın esasını oluşturan ikinci basamakta ise daha önce hazırlanmış olan substitue tiyoürelerin herbirinin, kloroasetik asid ve hetaril aldehidler ile çiklokondenzasyonu tek-kap multikomponent reaksiyon tekniğinden yararlanılmak suretiyle gerçekleştirilerek ve yeni 5-substitue-2-hetaril(aril)imino-4-tiyazolidinon bileşiklerinin elde edilmesi hedeflenmektedir. 17
SUMMARY Thiazolidinones and derivatives have an important place in the area of heterocyclic compounds because of their presence in the structures of macrocyclic complex drugs, their applications in industry and usage in pharmaceutical researches due to their biological properties. Besides, modification of the 2-, 3-, 4- or 5-positions of thiazolidinone ring is successful to achieve synthetic products with a wide spectum pharmacological activity. In the light of literature researches made, synthesis of some new thiazolidinone derivatives that may have biological activity is aimed in this study. The study consists of two steps. In the first step, substituted thioureas which were planned to use as substrates in the principal reactions, will prepare by the reaction of aryl isothiocyanates with substituted amines. Thioureas have an important role in the synthesis of sulfur- and nitrogen-containing heterocyclic compounds due to their ability to make advanced reactions. Addition to this, thiourea derivatives have attracted attention during the last decades due to their significant biological activities as antitubercular, antibacterial, antifungal, anti-hiv, antihypertensive as well as good anticonvulsant properties. In the second step which is the main part of the study, cyclocondensation of each of the previously prepared substitued thioureas with chloroacetic acid and hetaryl carboxaldehydes is achiev by the technique of one-pot multicomponent reaction; and new 5-substitued-2-imino-4-thiazolidinone compounds will obtain. 18
HENRY REAKSİYONUNUN UYGULAMALARI Proje No: 2010-01-02-GEP02 Arş. Gör. Dr. Kadir TURHAN Prof. Dr. Zuhal TURGUT, Doktora Öğrencisi S. Arda ÖZTÜRKCAN Fen - Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü Başlangıç Tarihi: 2010-05-15 Bitiş Tarihi: 2012-05-15 ÖZET Henry reaksiyonu ya da nitroaldol katılması, organik sentezlerde C-C bağı oluşturan klasik reaksiyonlardan biri olarak çok yaygın bir şekilde tanınır1,2. Nitroaldol reaksiyonları doğal bileşiklerin sentezinde, poliaminoalkoller, polihidroksillenmiş amidler ve farmasötik endüstrisindeki artan uygulamasının bulunması ve gelişmesi sebebi ile önem taşımaktadır3-8. Artan kompleksite ile tüm bu sentetik hedeflerin ardından kemo-, regro-, disastereo- ve enantiyo seçicilik üzerinde durulması reaksiyonların gelişiminde rol üstlenmiştir. Kompleks moleküllerin yorumlanmasında reaksiyonların ve stratejisinin belirlenmesinde kemoselektivite gereklidir9. Buna rağmen baz varlığında organik çözücü içersinde gerçekleştirilen klasik nitroaldol reaksiyonu farklı karbonil bileşikleri arasında düşük kemoselektiviteye sahiptir10. Uçucu ve toksik organik çözücüler de çevre üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bu etki nedeniyle verimi etkilemeyecek şekilde çevreye dost reaksiyon koşullarını sağlamak uygun olacaktır. Son yıllarda katalizör kullanarak gerçekleştirilen Henry reaksiyonundaki gelişmeler çok dikkat çekmektedir. Su gibi toksik olmayan çözücü ortamı, enerji tasarrufu sağlayan mikrodalga ısıtması, ultrasound sistem kullanımı, kiral schiff bazı ligand ve triflat bileşikleri gibi katalizörler ile çoklu bileşenli tek kap gibi, çevre dostu metodlar kullanılarak reaksiyonların gerçekleştirilmesi amaçlanmaktadır. Projemizin ilk bölümünde; Henry reaksiyonuna göre substitue aril- ya da hetaril aldehidler, çeşitli nitroalkanlar ile bazik şartlar altında reaksiyona sokularak yeni nitroaldol ürünleri (β-nitroalkol) sentezlenecektir. Klasik nitroaldol reaksiyonu olarak bilinen bu yöntem farklı sıcaklıklarda, ultrasonik banyo ve mikrodalga yardımı ile de denenerek ürünün daha yüksek verim ve daha kısa sürede sentezlenmesi hedeflenmektedir. Projemizin ikinci bölümünde Henry (nitroaldol) reaksiyonunun triflat bileşikleri, kiral schiff bazı ligandları katalizörlüğünde, ayrıca çeşitli ketonlar kullanarak elde edilecek ürünlerin oluşumdaki reaksiyon verimi, reaksiyon süresi, kemoselektivite ve enantiyoselektivite gibi etkileri incelenecektir. Projenin üçüncü ve son bölümünde ise elde edilen yeni bileşiklerin kromatografik yöntemler ile saflaştırma işlemleri gerçekleştirilerek FTIR, 1H NMR, 13C NMR, ve GC-MS gibi spektroskopik yöntemler ile yapıları aydınlatılacaktır. Ayrıca sentezlenen katılma ürünlerinin biyolojik aktivite ölçümleri için çeşitli kuruluşlar ile işbirliği yapılacaktır. 19
SUMMARY The Henry or nitroaldol reaction is commonly recognized as one of the C-C bond formily classical reaction in organic synthesis1,2. The nitroaldol reactions thus developed have found increasing applications in pharmaceutical industries3,4, synthesis of natural products5,6 polyaminoalcohols and polyhydroxylated amides7,8. The pursuit of all these synthetic targets with increasing complexity has resulted in the development of reactions that emphasize chemo-, regio-, disastereo-, and enantioselectivity. In defining the strategies and reactions to construct complex molecules, chemoselectivity is required9. However, the classical nitroaldol reaction performed in organic solvent in the presence of base has low chemoselectivity among different carbonyl compounds10. The volatile and toxic organic solvents also have an important impact on the environment. Thus it is necessary to adopt environmental friendly conditions to impress these competitive reactions without compromising the yield. The developments in Henry reactions that are realized using catalyzers have received great attraction in recent years. Environmental friendly methods such as solvent medium that is not toxic like water, energy saving microwave heating, ultrasound system usage, multi-component one pot usage with catalyzers like chiral Schiff base and triflate compounds have been privileged. In the first part of our study; According to Henry reaction, new β-nitroalkanols will be synthesized from substituted aryl or hetarylaldehydes, by reacting with various nitroalkans in basic medium. This method that is known as conventional nitroaldol reaction will be tested at different temperatures, using ultrasound cleaner and microwave assistance in order to have higher yields and shorter synthesis time for the resulted product. The reaction yields, reaction times, kemoselectivity and enantioselectivity of the Henry reaction fort he resulted products will be investigated using triflate compunds and chiral Schiff base ligand catalyzers in addition to different ketons in the second part of our study. The third and the final step of the study will be the purification of the newly obtained compounds by chromatographic processes and clarifying their structures by FTIR, 1H NMR, 13C NMR and GC/MS. There to the corporation with various institutions will be made for the biological activity measurements of the synthesized adaptive products. 20
Proje No: 2010-01-02-GEP03 FOTODİNAMİK TERAPİ AMAÇLI YENİ FTALOSİYANİN BİLEŞİKLERİNİN SENTEZİ Doç. Dr. Ali ERDOĞMUŞ Prof. Dr. Ulvi AVCIATA, Dr. Ahmet Lütfi UĞUR Fen - Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü Başlangıç Tarihi: 2010-05-15 Bitiş Tarihi: 2012-05-15 ÖZET Metal ftalosiyaninler, yüksek sıcaklık, ışık ve kuvvetli kimyasal çevrelere gösterdikleri dirençle tanınan çok ilginç ve önemli bileşiklerdir. Ftalosiyaninlerin optic ve elektronik özellikleri, boya, infraret güvenlik araçları (sensörler), bilgi depolama ve disk yazma, ve de kanserin foto dinamik terapisi (PDT) gibi geniş uygulama alanlarında geniş şeklide araştırılmaktadır. Ftalosiyaninlerin, elektronik olarak görünür bölgede (UV) sahip oldukları yüksek absopsiyon katsayısı (ε > 105M 1 cm 1) kanser araştırmalarında çok önemlidir. Görünür UV bölgedeki (600-800 nm), uyarılmış triplet ömrünün uzunluğu, yüksek verimle etkili singlet oksijen üretimini O2(1 g) sağlar. Singlet oksijen kanserli hücreleri parçalarken, sağlam hücrelere zarar vermemektedir. Bu yönü ile foto dinamik terapi (PDT), bilinen kanser tedavilerinden daha etkili ve zararsız bir yöntem olarak hızla gelişmektedir. Ftalosiyaninlerin suda ve organik çözücülerdeki çözünürlüklerinin azlığı, onların uygulama alanlarında sınırlamalara sebeb olmaktadır. Ftalosiyaninlerin çözünürlüğü, taç eter, alkil, alkoksi, alkiltiyo, N ve O içeren gruplar gibi farklı türlerde hacimli ve uzun zincirli fonsiyonel grupların ilavesi ile arttırılabilir. Foto dinamik uygulamada, ilaç hasta kanına direk enjekte edileceği için suda çözünür ftalosiyanin bileşikleri ayrıca çok büyük öneme sahiptir. Suda çözünebilir ftalosiyaninler organik çözücüde çözünenlere kıyasla fotodinamik terapide ışığa duyarlı maddeler olarak daha etkin ve zararsız bileşikler olarak kullanılabilirler. Etkili fotosensitiv (ışığa duyarlı madde) ftalosiyaninler Zn, Al ve Si gibi dolu orbitallere sahip geçiş metallerleri ile elde edilebilirler. Bu metallere sahip ftalosiyaninler yüksek triplet verimine ve ömrüne sahiptirler ve yüksek verimle singlet oluşumunu sağlarlar. Yüksek singlet oksijen değerlerine sahip foto sensetizerler PDT uygulamalarında etkin olarak kullanılabilirler. Bu çalışmada, özellikle Zn ve Al gibi diamanyetik özelliklere sahip metallerle yeni çözünür ( organik çözücülerde ve suda) ftalosiyanin bileşikleri sentezlenip, bu bileşiklerin fotofiziksel ve fotokimyasal özelliklerini çalışılacak, sentezlenen bileşiklerin kanserin fotodinamik tedavisinde kullanılabilme potansiyelleri tartışılacaktır. 21