Styrene-based star-shaped polymers: Synthesis and applications as fluorescent probes

Abstract

Bu tez çalışmasında farklı oranlarda piren yan gruplarına sahip yıldız-şekilli stirenik kopolimerlerin sentezlemesi ve nitroaromatik bileşiklere karşı optik kimyasal sensör uygulamalarında kullanılması amaçlanmaktadır. Ayrıca, nitroaromatik bileşiklere karşı optik kimyasal sensör uygulamalarında topoloji etkisini incelemek için piren yan gruplarına sahip lineer stiren kopolimerlerinin de sentezlenmesi amaçlanmaktadır. Bu amaçla tüm polimerler için öncelikle kontrollü bir polimerleşme yöntemi olan Nitroksit Aracılı Radikal Polimerizasyonunda (NMP) unimoleküler başlatıcı olarak kullanılacak alkoksiamin bileşikleri (2,4 ve 6) sentezlendi. Sonrasında, stiren ve vinilbenzil klorür monomerleri kullanılarak NMP yöntemi ile klorür (-Cl) yan gruplarına sahip stiren polimeri sentezlendi. Elde edilen polimerlerin klorür yan grupları sodyum azidür ile azidür (-N3) gruplarına dönüştürüldü. Son adımda ise azidür yan gruplarına sahip stiren polimerleri 1-etinil piren kullanılarak oldukça etkili bir fonksiyonlandırma yöntemi olan tıkla (click) kimyası tekniğiyle piren grupları ile fonksiyonlandırıldı ve piren yan gruplarına sahip stiren yıldız-şekilli kopolimerleri elde edildi. Yine aynı strateji kullanılarak nitroaromatik bileşiklere karşı optik kimyasal sensör uygulamalarında topoloji farkını incelemek için yeni bir NMP başlatıcısı ile lineer stiren kopolimerleri sentezlendi. Elde edilen stiren polimerleri nitroaromatik bileşiklere karşı optik kimyasal sensör uygulamalarında kullanıldı. Sentezlenen polimerlerin yapıları FTIR ve 1H NMR spektroskopisi ile aydınlatıldı. Termal özellikleri diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve termogravimetrik analiz (TGA) ile tespit edildi. Polimerlerin ortalama molekül ağırlıkları jel geçirgenlik kromatografisi (GPC) teknikleri ile belirlendi. Ayrıca, polimerlerin floresans sönsör özellikleri floresans spektrofotometre ile incelendi.In this thesis, it is intended that synthesis of star-shaped styrene copolymers with different amounts of pyrene side groups and use as chemical probes towards nitroaromatic compounds. In addition, it is aim that synthesis of linear styrene copolymers with pyrene side groups for topology effect investigation in the optical sensor application towards to nitroaromatic compounds. For this purpose, firstly novel alkoxyamine compounds (2,4 and 6) that are to be used as unimolecular initiators in nitroxy mediated radical polymerization (NMP) method which is a controlled polymerization method, were synthesized. Then, in the presence of unimolecular initiator compounds, star-shaped polymers with chloride side groups were synthesized by the NMP of styrene and vinylbenzyl chloride monomers with different monomer feed ratios. Chloride functional units of the obtained star polymers were converted into azide functional groups. Finally, styrene star-shaped copolymers with pyrene side groups were synthesized using "click" chemistry technique, which is a very effective functionalization method. Also, linear styrenic copolymers were synthesized using the same synthesis strategy like star-shaped ones to study the differences in optical chemical sensor applications against nitroaromatic compounds. The obtained styrene polymers were used as a chemical probe towards to nitroaromatic compounds. The chemical structures of the synthesized polymers were analyzed by FTIR and 1H NMR spectroscopy. Their thermal properties were also investigated by the differential scanning calorimeter (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA) experiments. The average molecular weight of the polymers was determined by gel permeation chromatography (GPC) technique. Moreover, the fluorescence sensor properties of the polymers were examined by the fluorescence spectrophotometer.