BİSİKL[2.2.2]KTEN BİRİMİ İÇEREN YENİ KALKN TÜREVLERİNİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYNU Meryem KEÇECİ Y.Lisans Tezi Kimya Anabilim Dalı Prof. Dr. Mustafa CEYLAN 2011 Her hakkı saklıdır
T.C. GAZİSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ KİMYA ANABİLİM DALI YÜKSEK LİSANS TEZİ BİSİKL[2.2.2]KTEN BİRİMİ İÇEREN YENİ KALKN TÜREVLERİNİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYNU Meryem KEÇECİ TKAT 2011 Her Hakkı Saklıdır
Bu tez çalışması; Gaziosmanpaşa Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu tarafından (Proje No: 2011/18) desteklenmiştir.
TEZ BEYANI Tez yazım kurallarına uygun olarak hazırlanan bu tezin yazılmasında bilimsel ahlak kurallarına uyulduğunu, başkalarının eserlerinden yararlanılması durumunda bilimsel normlara uygun olarak atıfta bulunulduğunu, tezin içerdiği yenilik ve sonuçların başka bir yerden alınmadığını, kullanılan verilerde herhangi bir tahrifat yapılmadığını, tezin herhangi bir kısmının bu üniversite veya başka bir üniversitedeki başka bir tez çalışması olarak sunulmadığını beyan ederim. Meryem KEÇECİ
ÖZET Yüksek Lisans Tezi BİSİKL[2.2.2]KTEN BİRİMİ İÇEREN YENİ KALKN TÜREVLERİNİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYNU Meryem KEÇECİ Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Mustafa CEYLAN Çalışmada ilk olarak siklohekzen e oda sıcaklığında moleküler brom katılarak trans-1,2- dibrom siklohekzan elde edildi. Dibrom siklohekzan ın etilenglikol içerisinde ve 160 C de KH ile dehidbrominasyonu sonucu 1,3-siklohekzadien hazırlandı. İkinci aşamada 1,3-siklohekzadien e maleikanhidrit diklormetan içinde 55 C de katılarak (Diels-Alder katılması) 3a,4,7a-tetrahidro-4,7-etano-2-benzofuran-1,3-dion elde edildi. Üçüncü aşamada, 3a,4,7a-tetrahidro-4,7-etano-2-benzofuran-1,3-dion trietilamin varlığında toluen içerisinde 4-aminoasetofenon ile 190 C de ıstılarak bisiklo[2.2.2]okten birimi içeren 2-(4-asetofenil)-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion sentezlendi. Çalışmanın son aşamasında, 2-(4-asetofenil)-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7-etanoisoindol- 1,3-dion ilgili benzaldehit türevleri ile bazik ortamda muamele edilerek ilgili kalkon türevleri sentezlendi. Elde edilen kalkon türevleri kromatografik yöntemler ile saflaştırıldıktan sonra spektroskopik metotlar (NMR, IR, Kütle) kullanılarak yapıları aydınlatıldı. 2011, 62 Sayfa Anahtar Kelimeler: Bisiklo[2.2.2]okten, Kalkon, Diels-Alder Reaksiyonu, İsoindol- 1,3-dion i
ABSTRACT Master Thesis SYNTHESIS AND CHARACTERIZATIN F CNTAINING BICYCL[2.2.2]CTENE UNIT NVEL CHALCN DERİVATIVES Meryem KEÇECİ Gasiosmanpasa University Graduate School of Natural and Applied Science Department of Chemistry Supervisor: Prof. Dr. Mustafa CEYLAN In this study, firstly, trans-1, 2-dibromocyclohexadiene was obtained by addition of molecular bromine to cyclohexene at room temperature. Dehydrobromination of 1,2- dibromocyclohexane with KH at 160 C in ethyleneglicol gave the 1,3- cyclohexadiene. Secondly, 3a,4,7a-tetrahydro-4,7-ethano-2-benzofuran-1,3-dione was synthesized by addition of maleic anhydride to 1,3-cyclohexadiene (Diels-Alder addition) at 55 C in CH 2 Cl 2. Thirdly, containing bicyclo [2.2.2]octene unit 2-(4-asetofenil)-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H- 4,7-etanoisoindol-1,3-dion which is starting material was obtained by heating of 3a,4,7a-tetrahydro-4,7-ethano-2-benzofuran-1,3-dion and 4-aminoacetophenone in the presence of triethylamine 190 C in toluene. At the last stage, chalcone derivatives were prepared by treatment of 2-(4-asetofenil)- 3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7-etanoisoindol-1,3-dion with corrosponding benzaldehyde derivatives in basic medium. The structures of obtained chlacone derivatives were characterized using the spectroscopic methods (NMR, IR, Mass). 2011, 62 pages Keywords: Bicyclo[2.2.2]octene, Diels-Alder Reaction, Chalcone, Isoindol-1,3-dion ii
ÖNSÖZ Bu çalışmada hem bisiklo[2.2.2]okten birimi hem de imit yapısı taşıyan yeni kalkon türevleri siklohekzenden çıkılarak beş basamakta sentezlenerek yapıları aydınlatıldı. Çalışmalarım süresince eşsiz sabrı, bilgisi ve deneyimleri ile karşılaştığım zorlukların üstesinden gelmemde emeği olan danışman hocam Prof. Dr. Mustafa CEYLAN a, Laboratuar çalışmalarım boyunca yanımda olan ve her konuda yardımlarını esirgemeyen Öğr. Gör. Esra FINDIK a ve Arş. Gör. Hayrettin GEZEGEN e, Kişisel görüş ve önerileri ile beni destekleyen Yrd. Doç. Dr. M. Burcu GÜRDERE ye, Yrd. Doç. Dr. Yakup BUDAK a, Ve aileme sonsuz teşekkürler Meryem KEÇECİ Tokat, 2011 iii
İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET..... i ABSTRACT... ii ÖNSÖZ.... iii İÇİNDEKİLER... iv SİMGE ve KISALTMALAR... vi ŞEKİLLER DİZİNİ... vii ÇİZELGELER DİZİNİ... x ŞEMALAR DİZİNİ... xi 1. GİRİŞ...1 2. LİTERATÜR ÖZETLERİ... 4 2.1. Kalkonlar... 4 2.2. Kalkonların Sentez Yöntemleri... 4 3. MATERYAL ve YÖNTEM... 14 3.1. Çalışmada Kullanılan Kimyasal Maddeler... 14 3.2. Kromatografik Çalışmalarda Kullanılan Adsorbandlar... 14 3.3. İnce Tabaka Kromatografisi Çalışmasında Kullanılan Belirteçler... 14 3.4. Sentezlenen Çıkış Maddelerine ve Terpenoit Tipi Kalkonlar İçin Yapılan Analitik Çalışmalar... 15 3.5. Siklohekzen nin (5) bromlanması... 15 3.6. 1,3-Siklohekzadien (7) Sentezi... 15 3.7. (3a,4,7a-Tetrahidro-4,7-ethano-2-benzofuran-1,3-dion) sentezi... 16 3.8. 2-(4-Asetilfenil)-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7-etanoizoindol-1,3-dion (11) sentezi......16 3.9. (2-{4-[(2E)-3-Fenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoizoindol-1,3-dion) (13h) türevlerinin sentezi (Kalkon türevleri)... 17 4. BULGULAR ve TARTIŞMA....18 4.1. Trans-1,2-dibrom siklohekzan in (6) sentezi... 18 4.2. 1,3-Siklohekzadien (7) sentezi... 20 4.3. 3a,4,7a-Tetrahidro-4,7-etano-2-benzofuran-1,3-dion un (9) sentezi... 22 4.4. 2- (4-Asetilfenil)-3a,4,7,7a-terahidro-1H-4,7-etanoizoindol-1,3-dion (11) sentezi... 24 4.5. (2-{4-[(2E)-3-Fenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7-... 27 Çıkış bileşiklerinin ve kalkon türevlerinin spektroskopik verileri... 32 Trans-1,2-dibrom siklohekzan (6)... 32 iv
1,3-Siklohekzadien (7)... 32 3a,4,7a-Tetrahidro-4,7-etano-2-benzofuran-1,3-dion (9)... 32 (4-Asetilfenil)-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7-etanoizoindol-1,3-dion (11):... 32 (2-{4-[(2E)-4-Metilfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoizoindol-1,3-dion) (13a)... 33 (2-{4-[(2E)-4-Metoksifenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoizoindol-1,3-dion) (13b)... 34 (2-{4-[(2E)-4-Klorfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoizoindol-1,3-dion) (13c)... 34 (2-{4-[(2E)-3-Bromfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoizoindol-1,3-dion) (13d)... 35 (2-{4-[(2E)-3-Hidroksifenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoizoindol-1,3-dion) (13e)... 36 (2-{4-[(2E)-3-Metilfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoizoindol-1,3-dion) (13f)... 36 (2-{4-[(2E)-2-Metilfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoizoindol-1,3-dion) (13g)... 37 (2-{4-[(2E)-3-Fenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoizoindol-1,3-dion) (13h)... 37 (2-{4-[(2E)-2-Tiyenil-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoizoindol-1,3-dion) (13i)... 38 5. SNUÇ ve TARTIŞMA... 39 KAYNAKLAR... 41 EKLER...43 ÖZGEÇMİŞ... 62 v
SİMGE ve KISALTMALAR DİZİNİ Simgeler J m s t δ Açıklama Etkileşme Sabiti Multiplet Singlet Triplet Kimyasal Kayma Kısaltmalar Açıklama CDCl3 Dötorokloroform DMS Dimetilsülfoksit d Dublet dd Dubletin dubleti E. N. Erime Noktası IR Infrared NMR Nükleer Manyetik Rezonans ppm Milyonda bir kısım (NMR spektrumunda ölçü birimi) vi
ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil Sayfa Şekil 1. 1. Kalkon un (1) yapısı ve gösterimi... 1 Şekil 2. 1. Kalkonun (1) yapısı ve gösterimi... 4 Şekil 2. 2. B.rapa bitkisinden izole edilen C1, C2, C3, PN, GS ve CC bileşiklerinin RBL-2H3 hücrelerine karşı etkisi... 7 Şekil 4. 1. Trans-1,2-dibrom siklohekzan ın (6) 1 H-NMR spektrumu (400 MHz)... 18 Şekil 4. 2. Trans-1,2-dibrom siklohekzan ın (6) 13 C-NMR spektrumu (400 MHz, CDCl 3 )... 19 Şekil 4. 2. 1. 1,3-Siklohekzadien in (7) 1 H-NMR spektrumu (400 MHz, CDCl 3 )... 20 Şekil 4. 2. 2. 1,3-Siklohekzadien in (7) 13 C-NMR spektrumu (400 MHz, CDCl 3 )... 21 Şekil 4. 3. 1. 3a,4,7a-Tetrahidro-4,7-etano-2-benzofuran-1,3dion un (9) 1 H-NMR spektrumu (400 MHz, CDCl 3 )... 23 Şekil 4. 3. 2. 3a,4,7a-Tetrahidro-4,7-etano-2-benzofuran-1,3-dion un (9) 13 C-NMR spektrumu (400 MHz, CDCl 3 )... 24 Şekil 4. 4. 1. 2-(4-Asetifenil)-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7-etanoizoindol-1,3- dion un (11) 1 H-(NMR spektrumu (400 MHz, CDCl 3 )... 25 Şekil 4. 4. 2. 2-(4-Asetilfenil)-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7-etanoizoindol-1,3- dion un (11) 13 C-NMR spektrumu (400 MHz, CDCl 3 )... 26 Şekil 4. 5. 1. Bisiklo sübstiue-kalkon (2-{4-[(2E)-3-fenilprop-2-enoyl]fenil}- 3a,4,7,7a tetrahidro-1h-4,7-etanoisoindol-1,3-dion) un (13h) 1 H-NMR spektrumu (400 MHz, CDCl 3 ).28 Şekil 4. 5. 2. Bisiklo sübstiue-kalkon (2-{4-[(2E)-3-Fenilprop-2-enoil]fenil}- 3a,4,7,7a tetrahidro-1h-4,7-etanoizoindol-1,3-dion) un (13h)13C-NMR spektrumu (400 MHz, CDCl 3 )... 29 Şekil 1. a. 3a,4,7a-Tetrahidro-4,7-etano-2-benzofuran-1,3-dion un (9) IR spektrumu.. 43 Şekil 1. b. 3a,4,7a-Tetrahidro-4,7-etano-2-benzofuran-1,3-dion un (9) Kütle spektrumu... 43 Şekil 2. a. 2-(4-Asetilfenil)-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7-etanoizoindol-1,3-dion un (11) IR spektrumu... 44 Şekil 2. b. 2-(4-Asetilfenil)-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7-etanoizoindole-1,3-dion un Kütle spektrumu (11) spektrumu... 44 Şekil 3. a. (2-{4-[(2E)-4-metilfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13a) 400 MHz 1 H-NMR spektrumu... 45 Şekil 3. b. (2-{4-[(2E)-4-Metilfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13a) 400 MHz 13 C-NMR spektrumu... 45 Şekil 3. c. (2-{4-[(2E)-4-Metilfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13a) IR spektrumu... 46 Şekil 3. d. (2-{4-[(2E)-4-Metilfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un Kütle spektrumu (13a) spektrumu... 46 Şekil 4. a. (2-{4-[(2E)-4-Metoksifenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1Hvii
4,7-etanoisoindol-1,3-dion) un (13b) 1 H-NMR spektrumu... 47 Şekil 4. b. (2-{4-[(2E)-4-Metoksifenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H- 4,7-etanoisoindol-1,3-dion) un (13b) 13 C-NMR spektrumu... 47 Şekil 4. c. (2-{4-[(2E)-4-Metoksifenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H- 4,7-etanoisoindol-1,3-dion) un (13b) IR spekturumu... 48 Şekil 5. a. (2-{4-[(2E)-4-Klorfenilprop-2-enoyl]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13c) 1 H-NMR spektrumu... 49 Şekil 5. b. (2-{4-[(2E)-4-Klorfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13c) 13 C-NMR spektrumu... 49 Şekil 5. c. (2-{4-[(2E)-4-Klorfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13c) IR spektrumu... 50 Şekil 5. d. (2-{4-[(2E)-4-Klorfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un Kütle spektrumu (13c) spektrumu... 50 Şekil 6. a. (2-{4-[(2E)-3-Bromfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) in (13d) 1 H-NMR spektrumu... 51 Şekil 6. b. (2-{4-[(2E)-3-Bromfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13d) 400 MHz 13 C-NMR spektrumu... 51 Şekil 6. c. (2-{4-[(2E)-3-Bromfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13d) IR spektrumu... 52 Şekil 6. d. (2-{4-[(2E)-4-Metoksifenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H- 4,7-etanoisoindol-1,3-dion) un Kütle spektrumu (13d) spektrumu... 52 Şekil 7. a. (2-{4-[(2E)-3-Hidroksifenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H- 4,7-etanoisoindol-1,3-dion) un (13e) 1 H-NMR spektrumu... 53 Şekil 7. b. (2-{4-[(2E)-3-Hidroksifenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H- 4,7-etanoisoindol-1,3-dion) un (13e) 13 C-NMR spektrumu... 53 Şekil 7. c. (2-{4-[(2E)-3-Hidroksifenilprop-2-enol]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H- 4,7-etanoisoindol-1,3-dion) un (13e) IR spektrumu... 54 Şekil 7. d. (2-{4-[(2E)-3-Hidroksifenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H- 4,7-etanoisoindol-1,3-dion) un (13e) Kütle spektrumu... 54 Şekil 8. a. (2-{4-[(2E)-3-Metilfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13f) 1 H-NMR spektrumu... 55 Şekil 8. b. (2-{4-[(2E)-3-Metilfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13f) 13 C-NMR spektrumu... 55 Şekil 8. c. (2-{4-[(2E)-3-Metilfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13f) IR spektrumu... 56 Şekil 8. d. (2-{4-[(2E)-3-Metilfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13f) Kütle spektrumu... 56 Şekil 9. a. (2-{4-[(2E)-2-Metilfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13g) 1 H-NMR spektrumu... 57 Şekil 9. b. (2-{4-[(2E)-2-Metilfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13g) 13 C-NMR spektrumu... 57 Şekil 9. c. (2-{4-[(2E)-2-Metilfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13g) IR spektrumu... 58 Şekil 9. d. (2-{4-[(2E)-2-Metilfenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13g) Kütle spektrumu spektrumu... 58 Şekil 10. a.(2-{4-[(2e)-3-fenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1h-4,7- viii
etanoisoindol-1,3-dion) un (13h) IR spektrumu (430 FT/IR)... 59 Şekil 10. b. (2-{4-[(2E)-3-Fenilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13h) Kütle spektrumu... 59 Şekil 11. a. (2-{4-[(2E)-2-Thienilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13i) 1 H-NMR spektrumu... 60 Şekil 11. b. (2-{4-[(2E)-2-Thienilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13i) 13 C-NMR spektrumu... 60 Şekil 11. c. (2-{4-[(2E)-2-Thienilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13i) IR spektrumu... 61 Şekil 11. d. (2-{4-[(2E)-2-Thienilprop-2-enoil]fenil}-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoisoindol-1,3-dion) un (13i) Kütle spektrumu... 61 ix
ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge Sayfa Çizelge 2. 1. Terpenoit tipi biskalkon analoglarının aktivite test sonuçları... 10 Çizelge 4. 5. 1. Reaktifler ve Sentezlenen kalkon türevleri... 31 x
ŞEMALAR DİZİNİ Şema Sayfa Şema 4. 1. Siklohekzan a brom katılması... 18 Şema 4. 2. 1,3-Siklohekzadien in (7) sentezi... 20 Şema 4. 3. 3a,4,7a-Tetrahidro-4,7-etano-2-benzofuran-1,3dion (9) sentezi... 22 Şema 4. 4. 2-(4-Asetilfenil)-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7-etanoizoindol-1,3-dion (11) sentezi... 25 Şema 4. 5. Bisiklo[2.2.2]okten birimi içeren kalkon sentezi için genel reaksiyon... 27 xi
1 1. GİRİŞ Kalkon (1) ve türevleri, flavonoidlerin heterosiklik C halkasına sahip olmayan üyelerinden biridir. Kalkon ifadesi 1,3-diaril-2-propen-1-on yapısı içeren bütün bileşikler için kullanılır. Kalkon yapısındaki iki halkadan keton grubuna komşu olanı A simgesi ile gösterilir ve karbonlar numaralandırılırken üssü (') numaralar verilir. Diğer aromatik halka ise B ile simgelenir ve normal numaralandırma yapılır. 5' 4' 6' A 3' 1' 2' 1 1 2 6 B 3 5 4 Şekil 1. 1. Kalkon un (1) yapısı ve gösterimi Doğal ya da sentetik yoldan elde edilen kalkon türevleri ve analoglarının çeşitli biyolojik aktivitelere sahip oldukları (Satyanarayana ve ark., 2004) ve kalkon türevlerinin antioksidan (Mukherje ve ark., 2001), antimalaryal, (Amit ve ark.,2009, Jose ve ark., 2005), antikanser (Kamal ve ark., 2010) antitümör (Kumar ve ark.,2003, Satyanarayana ve ark., 2004), antimikrobiyal (Karaman ve ark., 2010, Kumar ve ark., 2009), antidiyabetik, antienflamatuar (Herencia ve ark., 1998), antitüberküloz, antifungal (Rao ve ark., 2004), antileishmanyal (Satyanarayana ve ark., 2004) gibi aktiviteye sahip oldukları bilinmektedir. Ayrıca kalkonların HIV1 virüsünü inhibe ettiği (Deng ve ark., 2007), sitotoksik ve inhibitör etkileriyle lösemi hastalığının tedavisinde kullanılabileceği de (Sağlam ve ark., 2002) rapor edilmiştir. Tıbbi tedavide kullanıldıkları kadar polimerlerde UV-absorbsiyon filtreleri olarak farklı türdeki optik materyallerde, yiyecek endüstrisinde, holografik kayıt teknolojileri gibi birçok uygulama alanında da kullanıldıkları (Fayed ve ark., 2004) kaydedilmiştir.
2 Litaratürde sülsonamit (2), ester (3) ve imit (4) birimlerini içeren kalkon türevlerinin de antipigment (Won Ryu ve ark., 2009), antitümör (Kim ve ark., 2010), fotosentetiv (Rehab ve ark., 2003), sitostatik (Jha ve ark., 2007) gibi önemli biyolojik aktivitelere sahip oldukları rapor edilmiştir. H R S N H H 2 3 C N R 2 R 1 4 Tezin amacı, biyolojik aktivite gösterecekleri tahmin edilen ve yapılarında hem terpen tipi bir bileşik olan bisiklo[2.2.2]okten birimi hem de imit (4) yapısı içeren kalkon türevlerini sentezleyerek yapı analizlerini yapmaktır. Bu çalışma, sentetik ve mekanistik amaçlara yönelik olup siklohekzenden (5) çıkılarak, bisiklo[2.2.2]okten ve imit birimlerini içeren yeni bir asetofenon türevi hazırlamak ve bu bileşiğin farklı aldehit (12) türevleri ile kondenzasyonu sonucu yeni kalkon türevlerinin sentezini kapsamaktadır ve dört aşamadan oluşmaktadır: İlk aşamasında siklohekzenden (5) yola çıkılarak bromlama ve eliminasyon reaksiyonları ile 1,3- siklohekzadien (7) sentezlenecektir. Br 2 CH 2 Cl 2 Br Br KH/ NaH Etilenglikol /160 C ) 5 6 7
3 İkinci aşamada, 1,3-siklohekzadien in (7) maleikanhidrit (8) ile Diels-Alder katılma reaksiyonundan başlangıç maddesi olan bisiklo[2.2.2]okten birimi içeren 3a,4,7atetrahidro-4,7-etano-2-benzofuran-1,3-dion (9) hazırlanmış olacaktır. + CH 2 Cl 2 Reflüks ( 55 C ) 7 8 9 Çalışmanın üçüncü aşamasında 3a,4,7a-tetrahidro-4,7-etano-2-benzofuran-1,3-dion (9), 4-aminoasetofenon (10) ile muamele edilip, çıkış bileşiği 2-(4-asetofenil)-3a,4,7,7aterahidro-1H-4,7-etanoizoindol-1,3-dion (11) sentezlenecektir. + H 2 N CH 3 Toluen / Trietilamin Reflüks ( 190 C ) N 9 10 11 CH 3 Çalışmanın son aşamasında ise sentezlenen 2-(4-asetofenil)-3a,4,7,7a-terahidro-1H- 4,7-etanoizoindol-1,3-dion (11) ilgili aldehit türevleri (12 a-i) ile reaksiyonu sonucunda değişik kalkon türevleri (13 a-i) sentezlenecektir. N CH 3 + X H CH 2 Cl 2 / Piperidin Reflüks ( 55 C) N 11 12 a- i 13 a-i X
4 2. LİTERATÜR ÖZETLERİ 2.1. Kalkonlar Kalkon (1) türevleri, flavonoidlerin heterosiklik C halkasına sahip olmayan üyelerinden biridir. Flavonoidlerin temel yapısındaki propan zinciri üzerinde α,β-doymamış karbonil grubunun bulunması yani bir çift bağ ve bir keton grubunun yer alması kalkonları ortaya çıkarır. Kalkon (1) ifadesi 1,3-diaril-2-propen-1-on yapısı içeren bütün bileşikler için kullanılır. Kalkon yapısındaki iki halkadan keton grubuna komşu olanı A simgesi ile gösterilir ve karbonlar numaralandırılırken üssü (') numaralar verilir. Diğer aromatik halka ise B ile simgelenir ve normal numaralandırma yapılır. 5' 4' 6' A 3' 1' 2' 1 2 6 B 3 5 4 1 Şekil 2. 1. Kalkonun (1) yapısı ve gösterimi Doğal ya da sentetik yoldan elde edilen kalkon (1) türevleri ve analoglarının çeşitli biyolojik aktivitelere sahip oldukları (Satyanarayana ve ark., 2004) ve kalkon türevlerinin antioksidan ( Mukherje ve ark., 2001), antimalaryal, (Amit ve ark., 2009; Jose ve ark., 2005), antikanser (Kamal ve ark., 2010), antitümör (Kumar ve ark., 2003; Satyanarayana ve ark., 2004), antimikrobiyal (Karaman ve ark., 2010; Kumarve ark., 2009), antidiyabetik, antienflamatuar (Herencia ve ark., 1998), antiinvasiv, antitüberküloz, antifungal (Rao ve ark., 2004), antileishmanyal (Satyanarayana ve ark., 2004) gibi aktiviteye sahip oldukları bilinmektedir. Ayrıca kalkonların HIV1 virüsünü inhibe ettiği (Deng ve ark., 2007), sitotoksik ve inhibitör etkileriyle lösemi hastalığının tedavisinde kullanılabileceği de (Sağlam ve ark., 2002) rapor edilmiştir.
5 Tıbbi tedavide kullanıldıkları kadar polimerlerde UV-absorbsiyon filtreleri olarak farklı türdeki optik materyallerde, yiyecek endüstrisinde, holografik kayıt teknolojileri gibi birçok uygulama alanında da kullanıldıkları (Fayed ve ark., 2004) kaydedilmiştir. Ayrıca bir ketovinil grubuna sahip çok sayıda bileşiğin önemli derecede biyolojik aktivite gösterdiği iyi bilinen bir gerçektir (Jovanovic ve ark., 1999). Kalkonlar (1) da ketovinil grubu içeren bileşikler arasındadır ve gösterdikleri biyolojik aktiviteden dolayı kalkonlar üzerine yapılan çalışmaların sayısı gün geçtikçe artmaktadır. Hyung Won Ryu ve grubu 4 - (p-toluenesulfonilamino)-4-hidroksi kalkonu (13) (TSAHC) sentezlemiş ve bu bileşiğin sebze mantarlarında bulunan ve doğranmış sebzelerin havayla temas ettiğinde kararmasına neden olan tirozinaz enzimini inhibe edebilen iyi bir antipigment olduğunu göstermişlerdir (Won Ryu ve ark., 2009 ). S N H 13 H Tae-Hee Kim ve grubu ise 4-(p-toluensulfonilamino)-3,4-dihidroksi kalkon (TSHDC) u (14) sentezleyerek insan akciğer kanser hücrelerine karşı antitümör özelliğe sahip olduğunu belirlemişlerdir (Kim ve ark., 2010). S N H 14 H H Seo ve grubu TSHDC nın metil türevini (15) sentezlemiş ve bu bileşiğin enzim inhibitör özelliği gösterdiği ve α-glukozid, α-amilaz ve β-amilaz a karşı aktif olduğunu göstermişlerdir (Seo ve ark., 2005).
6 H Me S N H H 15 Ahmed ve grubu norbornen birimi içeren kalkon esterini (16) sentezleyerek fotosentetiv olduğunu belirtmişlerdir (Ahmed ve ark., 2003). 16 C Jha ve grubu (2007), yapmış oldukları çalışmada sentezledikleri imit birimi içeren kalkonların, L1210, Molt C4/8 ve CEM hücreleri üzerinde deneyerek sitotoksik özelliğe sahip olduklarını belirtmişlerdir (Jha ve ark., 2007). N R 2 17a - i R 1 a: R 1 = R 2 = H; b: R 1 = H, R 2 = Cl; c: R 1 = R 2 = Cl; d: R 1 =H, R 2 = CH3; e: R 1 =H, R 2 = CH3; f: R 1 = R 2 = CH3; g: R 1 = H, R2 =N2; h: R 1 = H, R 2 = C2H; i: R 1 = R 2 = CH2 Tomahiro ve grubu B. rapa (hidabeni) adı verilen bir bitkinin üst kısımlarından izole ettikleri kalkon glikozitleri ve diğer gilikozitleri RBL-2H3 adı verilen lösemili fare hücreleri üzerinde deneyerek kalkon glikozizlerinin öldürücü bir hastalık olan lösemiye
7 karşı aktivitelerini incelemişlerdir. Yaptıkları çalışma sonunda C1 ve C2 adını verdikleri kalkon glikozitlerinin daha etkili olduğunu tespit etmişlerdir (Tomahiro ve ark., 2010) (Şekil. 2. 1). H H Me H H H Me Me H H H H (C1) (C2) H H Me H H H H H H (C3) H H H H Me H H Me H H H H H H H ( PN ) ( GS ) (CC) Şekil 2. 2. B.rapa bitkisinden izole edilen C1, C2, C3, PN, GS ve CC bileşiklerinin RBL-2H3 hücrelerine karşı etkisi. Hugo Pereira ve grubunun yapmış olduğu çalışmada ise 31 farklı kalkonu, 4 farklı bakteri üzerinde (Bacillus cereus ATCC 11778, Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Staphylococcus aureus ATCC 25923)
8 deneyerek antibakterial özellikleri karşlaştırılmıştır. Bu çalışma sonucunda hem 4 - hidroksi grubu hem de isopren birimi içeren kalkonların antibakteriyel olarak daha etkili oldukları belirtilmiştir (Pereira ve ark., 2008) (18, 19, 20). H H H Me H H H H H 18 19 20 Xing ve grubu siklohekzen ve izopren birimi içeren kalkonları (21) sentezlemiş ve HIV- 1 e karşı inhibitör etki gösterdiklerini ve ayrıca anti kanser özelliğe de sahip olduklarını göstermiştirler (Xing ve ark., 2010 ). H H R 2 H H R 1 H H 21 R 1 : H, H, R 2 : H, H Wang ve grubunun Humulus lupulu (Şerbetçi otu) bitkisinden izole ettikleri (22, 23, 24, 25) nolu kalkonların mide de oluşabilecek kötü huylu BGC-823 tümörlerine ve HepG2 hücrelerine karşı sitotoksik etkiye sahip olduğunu, xanthohum B (26) adı verilen
9 kalkonun ise ksantom adı verilen tümoral, dejeneratif ya da infeksiyöz bir cilt hastalığının tedavisinde kullanılabileceğini belirtilmiştir (Wang ve ark., 2007). H Me H H Me H H H 22 23 Me Me H H Me H H H 24 H 25 Me H H H (xanthohumol B) 26 Fındık ve grubu α- ve β iyonon un farklı aldehit türevleri ile reaksiyonu sonucunda terpenoit tipi biskalkon analoglarını sentezlemiş ve 12 farklı insan patojenik mikroorganizmalarına karşı aktivitelerini incelemiştir. Aktivite testlerinde diskdiffüzyon tekniği kullanmış ve kalkonların birçoğunun bakterilere karşı aktif olduklarını göstermiştir (Tablo 2. 1) (Fındık ve ark., 2009). + ArCH NaH EtH Ar 27 a, b 28 a - h; 29 a - h a: α-iyonon; b: β-iyonon Ar = Ph, 4-CH 3 Ph, 3-CH 3 Ph, 3-ClPh, 3-BrPh, 3-HPh, Furil, Tiyenil.
10 Çizelge 2. 1. Terpenoit tipi biskalkon analoglarının aktivite test sonuçları Bileşikler A B C D E F G H I J K L 3a (28) 16 17 22 7 14 19 16 12 15 12 15 18 3b 16 13 16 13 17 9 10 9 15 11 10 15 3c 17 19 18 _ 12 17 14 17 15 12 17 17 3d 18 19 _ 7 14 15 13 14 15 11 16 20 3e 19 17 17 9 13 12 11 11 16 13 _ 17 3f 19 19 19 13 12 23 12 14 18 11 18 18 3g 19 16 17 10 15 14 13 11 16 14 16 18 3h 18 17 18 12 13 10 10 9 17 12 _ 19 4a (29) 18 17 20 8 17 17 14 15 12 15 16 19 4b 18 13 12 10 19 9 17 13 _ 15 14 16 4c 15 16 10 12 11 9 11 10 _ 11 12 14 4d 17 15 10 14 13 _ 12 10 11 15 4e 18 17 15 7 13 11 13 _ 15 15 16 14 4f 15 19 19 14 13 15 17 14 19 15 17 18 4g 19 19 17 9 13 15 13 9 21 11 19 18 4h 18 17 17 8 16 17 15 15 13 14 _ 20 SCF 20 23 20 19 23 24 18 20 20 20 16 22 CH3H 10 _ 8 _ 9 8 _ 10 9 10 SCF: Sulbactam (30 mg) şcefoperazona (75 mg)¼ pozitif kontrol. CH3H: Methanol¼negatif kontrol. A: Proteus Vulgaris KUEN 1329, B: Candida utilis KUEN 1031, C: Streptococcus homilis, D: E.coli 111, E: Bacillus cereus DSM 4312, F: Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027, G: Bacillus subtilis ATCC 6633, H: S. Aureus ATCC 29213, I: Salmonella enteridis ATCC 13076, J: St. Pyogenez ATCC 176, K: Enterococous fecaelis ATCC 29122, L: Candida albicans ATCC 1213.
11 2. 2. Kalkonların Sentez Yöntemleri Kalkonlar asetofenon (30) ve benzaldehit (31) türevlerinden bazik ortamda aldol kondenzasyonu (Claisen-Schmidt) yöntemiyle kolayca sentezlenebilirler. Aldehit ve ketonun etanol veya metanol içerisinde çözülerek NaH, KH gibi bir bazla etkileştirilmesiyle yapılan sentez en klasik yöntemdir. Literatürde kalkonların sentezi için farklı katalizörler kullanılarak gerçekleştirilen benzer yöntemler bulunmaktadır. CH 3 + H NaH EtH 30 31 1 Aneta ve ark. (2006), bazı kalkon türevlerinin antikanser özelliğini belirlediği çalışmasında üç farklı yöntem ile kalkonları sentezlemiştir. R R, H A, B, C Ar R R, Ar 32 33 A = KH(sulu), EtH, refluks. B = KH, EtH, oda sıcaklığı. C = KH, EtH, reflüks, KH, Et 2, BrCH 2 B(R) 2 Qing-bao ve ark. (2004), yapmış olduğu çalışmada Asetilferrosen (34) ve 4- bromobenezaldehitin (35) etilalkol içerisinde, sulu NaH ile oda sıcaklığında ki reaksiyonundan % 96 verimle yeni bir kalkon türevi (36) sentezlemiştir.
12 Br Fe CCH 3 CH 35 Fe Etanol / (NaH+H 2 ) Br 34 36 Yarishkin ve ark. (2008), ise sülfolanmış asetofenon (37) ve uygun aldehit türevlerini methanol içerisinde reflüks ortamında, H 2 S 4 ile muamele ederek % 93 verim ile yeni sülfonlu kalkonları (38) sentezlemişlerdir. N 2 S H R H 2 S 4 / MeH N 2 S R 37 38 Batt ve ark. (1993), ise bir substitüe aromatik bileşikler (39) ve substitüe sinnamoil klorürden (40) AlCl 3 varlığında Friedel-Crafts açilasyonu ile kalkonları (1) sentezlemiştir. Ar'H + Cl Ar AlCl 3 /CH 2 Cl 2-5 o C, 30 dakika Ar' Ar 39 40 1 Li ve ark. (2002), kalkonların sentezi için toz haline getirilmiş KH veya hazırladıkları KF-Al 2 3 karışımı katalizörlüğünde bir ultrasonik temizleyici su banyosu ile ultrasonik ışınlama yöntemini kullanmışlardır. Bu yöntemde aromatik aldehitleri asetofenonla, etanol içerisinde toz KH ile veya metanol içerisinde KF-Al 2 3 karışımı ile değişik sıcaklık (20 46 C) ve farklı zaman aralıklarında (4-240 dakika) ultrasonik ışınlamayla
13 reaksiyona tabi tutarak % 70-97 arasında değişen verimlerle kalkon türevlerini sentezlemeyi başarmışlardır. ArCH + CH 3 CPh Katalizör, çözücü ArCH=CHCPh
14 3. MATERYAL ve YÖNTEM 3.1. Çalışmada Kullanılan Kimyasal Maddeler Diklorometan Hekzan Kloroform Silikajel Kalsiyum Klorür İyot Toluen Piperidin Trietilamin 3.2. Kromatografik Çalışmalarda Kullanılan Adsorbandlar İnce Tabaka Kromatografisi; Silikajel (Merck) Kolon Kromatografisi; Silikajel (Merck) 3. 3. İnce Tabaka Kromatografisi Çalışmasında Kullanılan Belirteçler I 2 (İyot buharı) UV Lambası
15 3. 4. Sentezlenen Çıkış Maddelerine ve Terpenoit Tipi Kalkonlar İçin Yapılan Analitik Çalışmalar Nükleer Manyetik Rezonans Spektroskopisi (NMR), (Bruker 400 MHz ) İnfrared Spektroskopisi (IR) (Jasco 430 FT/IR) Kolon Kromatografisi (KK), İnce Tabaka Kromatografisi (İTK) Erime noktası Tayini (Elektrotermal 1A-9100) Kütle Spektroskopisi (GS-MS) (Perkin Elmer Clarus 500) Kütle Spektroskopisi (HPLC-ESI-MS-TF) (Agilent Tech. 6210) 3. 5. Siklohekzen nin (5) bromlanması 10 g (120 mmol) siklohekzen (5) 20 ml diklorometan da çözülerek tuz buz banyosunda üzerine 15 ml diklorometandaki 19,5 g (240 mmol) moleküler brom damla damla ilave edildi. İlave işlemi tamamlandıktan sonra reaksiyon sıcaklığı oda sıcaklığına gelinceye kadar karıştırmaya devam edildi. Reaksiyon karışımı (30 ml) ile saf suyla 2 defa yıkandı. rganik faz Na 2 S 4 üzerinden kurutulup çözücü döner buharlaştırıcı ile uzaklaştırıldı. 3. 6. 1,3-Siklohekzadien (7) Sentezi 15,4 g (60 mmol) trans-1,2-dibromsiklohekzan (6) 150 ml lik bir balona 75 ml etilenglikol içerisine tartıldı. 5,1 g NaH (k) (130 mmol) ilave edildi. Manyetik karıştırıcılı bir ceketli ısıtıcı kullanılarak 160 C de destilasyon işlemi yapıldı. Reaksiyon esnasında oluşan 1,3-Siklohekzadien (7) destilasyon yöntemi ile reaksiyon ortamından ayrıldı. Destilasyon sırasında 80 C nin altındaki destilat toplanarak kalsiyum klorür ile kurutularak saf 1,3-siklohekzadien (7) elde edildi. Bir sonraki basamakta kullanmak üzere iyi bir şekilde izole edilerek buzdolabında muhafaza edildi. Verim: % 81
16 3. 7. (3a,4,7a-Tetrahidro-4,7-ethano-2-benzofuran-1,3-dion) sentezi 2 g (30 mmol) 1,3-siklohekzadien (7) içerisinde 30 ml diklorometan bulunan 100 ml lik bir balon içerisine tartıldı. (Maleikanhidritin ilavesi ile oluşaçak ani ısınmayı önlemek için balon buz banyosuna yerleştirildi). 2,5 g (30 mmol) maleikanhidrit (8) tartıldı ve reaksiyon balonuna eklendi. 50-60 C de reflüks işlemi yapıldı. Karıştırma esnasında beyaz renkli bir karışımın oluştuğu gözlendi. Karıştırma işlemine bir gece devam edildi. Bu sürenin sonunda oluşan beyaz renkli kısım diklorometan (30 ml) ile çözülerek saf suyla yıkandı. rganik faz NaS 4 üzerinden kurutulup çözücü döner buharlaştırıcı ile uzaklaştırıldı. Beyaz renkte ham ürün bir sonraki basamakta kullanılmak üzere muhafaza edildi. Saf olarak elde edilen 3a,4,7a-tetrahidro-4,7-etano-2-benzofuran- 1,3dion (9) % 88,8 verimle elde edildi (beyaz renkli katı, E. N: 104 o C). 3. 8. 2-(4-Asetilfenil)-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7-etanoizoindol-1,3-dion (11) sentezi 2 g (10 mmol) 3a,4,7a-tetrahidro-4,7-etano-2-benzofuran-1,3dion ve 1,52 g (10 mmol) 4- Aminoasetofenon (10) diklorometan 250ml lik reaksiyon balonuna tartıldı. 10 ml toluen ve 4 ml trietilamin reaksiyon balonuna eklendi. 200 C de 24 saat reflüks işlemi yapıldı. Çözücüsü evaprotörde uzaklaştırıldı. luşan katı diklorometan içerisinde kristallendirildi. Sentezlenen 2-(4-asetilfenil)-3a,4,7,7a-tetrahidro-1H-4,7- etanoizoindol-1,3-dion yeni kalkonların sentezinde kullanılmak üzere uygun bir şekilde muhafaza edildi. Saf olarak ham ürün % 100 verimle elde edildi. (Sarı renkli katı, EN: 175 C).