Yeni nesil polifosfazenler ve potansiyel uygulama alanları

Abstract

Siklotrifosfazen halkası, aktif grupların bir araya getirilmelerini sağlayarak yeni tip bileşiklerin ve polimerlerin oluşumu için iyi bir platform sağlamaktadır. Böylece araştırmacılar için oldukça geniş bir kullanım alanı yelpazesi sunmaktadır. Bu tez kapsamında, siklotrifosfazenin spiro türevleri ile parasetamolü aynı platformda buluşturarak, aktif bileşiklerin sentezlenmesi ve bu bileşiklerin kullanılmasıyla, yeni tip polimerlerin sentezlenmesi amaçlanmıştır. Tez çalışmasında, termal olarak dayanımı yüksek, kafeine karşı seçici olarak floresans sensör özelliği gösteren, ilaç salım sistemlerinde kullanılabilecek yeni tip halkalı fosfazen çekirdekli parasetamol sübstitüe bileşiklerin ve polimerlerinin sentezi gerçekleştirildi. Bu çalışmada, trimer ile 2,2-dimetil-1,3-propandiol reaksiyonundan monospiro ve dispiro siklotrifosfazen bileşikleri (1-2) elde edildi. Elde edilen bileşiklerin parasetamol ile reaksiyonları gerçekleştirildi (3-4). Parasetamol sübstitüe bileşikler hidroliz edilerek amin uçlu aktif maddeler (5-6) sentezlendi. Amin uçlu parasetamol sübstitüe bileşik 6'nın tereftaloil klorür (TPC) ve adipoil klorür (AC) ile ayrı ayrı reaksiyona girmesiyle halkalı lineer (düz) zincirli yeni tip polimerler elde edildi (DSTPC ve DSAC). Ayrıca ilaç taşınım sistemlerinde kullanılabilecek hidrojel elde etmek için Schiff-baz reaksiyonu ile yeni tip çapraz bağlı hidrojelin (MSHY/PECALD) sentezi gerçekleştirildi. Elde edilen fosfazen temelli bileşiklerin ve polimerlerin yapıları, uygun spektroskopik yöntemler (31P, 1H NMR, FT-IR, MALDI- TOF) kullanılarak aydınlatıldı. Bileşik 4-6, tek kristal X-ray kristalografisi ile karakterize edildi. Ayrıca polimer yapılarının kristalleşme davranışları X-ışını kırınımı (XRD), yüzey özellikleri (SEM) ve termal davranışları (DSC, TGA) incelendi. Bileşik 5, bileşik 6, DSTPC ve DSAC polimerlerinin UV–Vis, floresans özellikleri ve fotofiziksel davranışları kapsamlı bir şekilde değerlendirildi. Bileşik 6 daha yüksek floresans emisyon davranışı gösterdi. Elde edilen sonuçlar, bileşik 6'nın kafeine karşı seçici olduğunu ve sensör olarak kullanılabileceğini gösterdi. Diğer bir uygulama olarak, bileşik 4 ve PECALD'in Schiff-baz reaksiyonu ile elde edilen hidrojelin (MSHY/PECALD) farklı tampon çözeltileri içerisinde, model ilaç olarak parasetamolün (PAR) kullanılmasıyla pH kontrollü salınımı incelendi.The cyclotriphosphazene ring provides a good platform for the formation of new types of compounds and polymers by decoupling the active groups together. Thus, it offers a wide range of areas of use for researchers. Within the scope of this thesis, it is aimed to synthesize active compounds by combining cyclotriphosphazene and cyclotriphosphazene spiro derivatives and paracetamol on the same platform and to synthesize high-performance structures by using polymers in the backbone skeleton. In the thesis study, the synthesis of new types of ring phosphazene core paracetamol substituted compounds and polymers with high thermal resistance, which have a selective fluorescence sensor property against caffeine, which can be used in drug release systems, was carried. In this study, monospiro and dispiro cyclotriphosphazene compounds (1-2) were obtained from the reaction of hexachlorocyclotriphosphazene and 2,2-dimethyl- 1,3- propanediol. The resulting compounds were reacted with paracetamol (3-4). Paracetamol substituted compounds were hydrolyzed and amine-terminated active substances (5-6) were synthesized. By reacting amine-terminated paracetamol substituted compound 6 with TPC and AC separately, new types of cyclic linear chain polymers were obtained (DSTPC and DSAC). In addition, a new type of cross-linked hydrogel (MSHY/PECALD) was synthesized by Schiff-base reaction to obtain hydrogel that can be used in drug delivery systems. The structures of the obtained phosphazene-based compounds and polymers were elucidated using appropriate spectroscopic methods (31P, 1H NMR, FT-IR, MALDI- TOF). Compounds 4-6 were characterized by single crystal X-ray crystallography. In addition, the crystallization behaviors of the polymer structures, X-ray diffraction (XRD), surface properties (SEM) and thermal behaviors (DSC, TGA) were examined. The UV–Vis, fluorescence properties and photophysical behaviors of compound 5-6, DSTPC and DSAC polymers were comprehensively evaluated. Compound 6 showed higher fluorescence emission behavior. The results obtained showed that compound 6 is selective towards caffeine and can be used as a sensor. As another application, the pH-controlled release of the hydrogel (MSHY/PECALD) obtained as a result of the Schiff-base reaction of compound 4 and PECALD in different buffer solutions was examined using paracetamol (PAR) as a model drug.