3. MATERYAL VE YÖNTEM
3.2. Kimyasal Sentezler ve Karakterizasyon
Bu çalışmada sentezlenen bileşiklerden bazıları literatürdeki metodlara göre hazırlandı diğerleri ise daha önceki metodların modifiye edilmesiyle elde edildi. Aşağıda bu çalışmada kullanılan 1-11 nolu bileşiklerin genel sentez prosedürleri verildi:
OH OH OH R R R R HO OH OH O R R R R O O O MeO OMe OH OH O R R R R O Br Br OH OH O R R R R O O O R' R' OH OH O R R R R O R' R' 1 R: t-Bu 2 R: H 3 R: t-Bu 4 R: H 5 R: H
6 R: H, R':a 7 R: H, R': a,b8 R: t-Bu, R': a,b
9 R: t-Bu, R': c i ii iii iv N NH a: b: OMe c: O N H CH3
Şekil 3.1. Kaliks[4]aren türevlerinin sentez şeması i) 1,3-dibromopropan, CH3CN, refluks, 48h ii) MeBrOAc, K2CO3, aseton iii) THF, NaI,4-aminometilpridin iv) 4-aminometilpridin,5-metilfurfurilamin, toluene: methanol(1:2)
3.2.1. 5,11,17,23-Tetra-tert-bütil-25,26,27,28-tetrahidroksikaliks[4]aren (1)
1 L’lik bir balona, 100 g (0.665 mol) p-tert-bütilfenol, 62.3 ml (0.83 mol) %37’lik formaldehit ve 1.2 g (0.03 mol) NaOH alınır. Reaksiyon karışımı banyonun (yağ banyosu) sıcaklığı 110-120 oC’da sabit tutularak ksilol cihazı takılı bir geri soğutucu sisteminde azot gazı altında 1.5-2.0 saat ısıtılır. Bu esnada reaksiyon karışımı viskoz bir halden önce turuncu renge daha sonra katı sarı bir kütleye dönüşür. Bu noktada karışım oda sıcaklığına kadar soğutulur ve 800-1000 ml difenil eter ile süspanse edilip 1 saat oda sıcaklığında karıştırılır, azot girişi ve bir ksilol cihazı takılır, balon ısıtılarak suyun ortamdan uzaklaştırılması ve karışımın berraklaşması sağlanır. Su çıkışı tamamlandığında karışım bir geri soğutucu takılarak 1.5-2.0 saat kaynatılır. Daha sonra reaksiyon karışımı oda sıcaklığına soğutulur, 1 L etil asetat ile muamele edilerek 1 saat karıştırılır ve sonra da çökmenin tamamlanması beklenir. Oluşan beyazımsı çökelek süzülüp iki kez 100 mL etil asetatla, bir kez 200 ml asetik asitle ve en son su ile yıkanır. Kurutulan 66.5 g (%62) ham ürün toluenden yeniden kristallendirilerek 61.6 g parlak, beyaz kristal yapıda, erime noktası 344 oC (lit: 344- 346 oC) (Gutsche 1990) olan 1 elde edilir. 1H NMR (CDCl3): δ 1.20 (s, 36H, But), 3.45
(d, 4H, ArCH2Ar), 4.25 (d, 4H, ArCH2Ar), 7.05 ( s, 8H, ArH), 10.35 (s, 4H, OH).
3.2.2. 25,26,27,28-Tetrahidroksikaliks[4]aren (2)
250 mL’ lik iki boyunlu bir balona 5,11,17,23-tetra-tert-bütilkaliks[4]aren (12.98 g, 0.02 mol) alınır ve üzerine 125 mL kuru toluen ilave edilerek 20 dakika oda sıcaklığında karıştırılır. Karışımın üzerine fenol (9.04 g, 0.096 mol) ilave edilerek 30 dakika daha karıştırılır. Bu karışıma (14.0 g, 0.105 mol) susuz AlCl3 üç eşit miktarda
15’er dakika ara ile ilave edilip oda sıcaklığında karışmaya bırakılır. En son AlCl3
ilavesinde karışımın rengi kahverengiye döner. 3 saat karıştırılan reaksiyon karışımına 250 ml 0,2 N HCl çözeltisi buz banyosunda ilave edilir ve organik faz ile su fazı birbirinden ayrılır. Organik faz iki kez saf su ile yıkanır ve MgSO4 ile kurutularak
çözücüsü vakum altında evaporasyonla tamamen uzaklaştırılır. Elde edilen katı metanol ile yıkanarak süzülür. CHCl3/MeOH karışımdan yeniden kristallendirilerek
kaliks[4]aren (2) elde edilir. Verim 6.37 g, % 75. E.N. : 312-313°C (Lit., 313-315°C).
1H NMR (CDCl
3+CCl4): δ (ppm) 3.48 (d, 4H ArCH2Ar), 4.27 (d, 4H, ArCH2Ar), 7.02
3.2.3. 5,11,17,23-Tetra-tert-bütil-25,27-dimetoksikarbonilmetoksi-26,28-dihidroksi kaliks[4]aren (3)
5 g (7,73 mmol) p-tert-butil kaliks[4]aren ve 2,92 g (21,08 mmol) K2CO3 350 ml
aseton içersinde 1 saat azot atmosferi altında oda sıcaklığında karıştırılır. Elde edilen karışıma 3,56 ml (26,34 mmol) BrCH2COOCH3 ilave edilir. Reaksiyon karışımı refluks
edilir ve reaksiyon ince tabaka kromatografisi ile izlenerek bitirilir. Reaksiyon karışımı 2 N HCl çözeltisi ile ekstrakte edilir. Organik faz ayrılarak MgSO4 ile kurutulur.
Organik fazın çözücüsü uçurulduktan sonra CH2Cl2/MeOH karışımından yeniden
kristallendirilir. Bileşik 3, % 77 verimle elde edilir. E.N.: 181-183 °C (Lit., 182-184 °C) IR (KBr) cm-1 3430 (OH) ve 1755 (C=O); 1H NMR (CDCl3) ppm: δ 0.96 (s, 18H, But), 1.24 (s, 18H, But),1.30 (t, 6H, CH3, Et), 3.25 (d, J=12.6 Hz, 4H, ArCH2Ar), 4.23
(q, 4H, CH2 , Et), 4.48 (d, J=12.6 Hz, 4H, ArCH2Ar), 4.75 (s, 4H, OCH2CO), 6.91 (s,
4H, ArH), 7.11 (s, 4H, ArH), 7.12 (s, 2H, ArOH).
3.2.4. 25,27-dietoksikarbonilmetoksi-26,28-dihidroksi kaliks[4] aren (4)
Bileşik 4 % 78 verimle elde edildi. En: 180-182 °C (Lit.,182-184 °C ) 1H NMR (CDCl3 ) ppm: δ 1.30 (t, 6H, CH3, Et), 3.25 (d, J=13.2, 4H, ArCH2Ar), 4.23 (q, 4H,
CH2,Et), 4.32 (d, J=13.2, 4H, ArCH2Ar), 4.62 (s, 4H, OCH2CO), 6.51 (t, 2H, ArH), 6.59
(t, 2H, ArH), 6.75 (d, 4H, ArH), 6.90 (d, 4H, ArH), 7.40 (s, 2H, ArOH).
3.2.5. 25,27 bis(3-bromopropoksi)-26,28-dihidroksi kaliks[4]aren (5)
2,12 g (5,00 mmol) kaliks[4]aren (2) bileşiği 250 mL CH3CN içerisinde çözülür
ve karışıma 3,45 g (25,00 mmol) K2CO3
ve 20,2 g ( 0,10 mmol) 1,3-dibrompropan ilave
edilir. Reaksiyon karışımı azot atmosferi altında 48 saat kaynatılarak karıştırılır. Reaksiyonun tamamlandığı ince tabaka kromatografisi ile takip edilir ve reaksiyon tamamlandıktan sonra çözücü ve reaksiyona girmeyen dibrompropan bileşiği vakumda süzerek uzaklaştırılır. Elde edilen kalıntı 200 mL CHCl3 ve 5% HCl (100 mL) ile
ekstrakte edilir. Organik faz ayrılarak su ile yıkanır, MgSO4 ile kurutulur ve çözücü
tamamen uzaklaştırılır. Elde edilen yağımsı kalıntı CH2Cl2-petrol eteri (60-90 °C) 2:3
çözücü çifti kullanılarak kolon kromatografisine tabi tutularak beyaz renkli saf ürün 5 % 69 verimle elde edilir. E.n.= 220-222 °C; 1H NMR (CDCl3): δ 8.05 (s, 2H, OH),
7.10, 6.94 (d, J ) 6.2 Hz, J ) 6.5 Hz, 4H her biri, ArH meta), 6.77, 6.70 (4, J ) 6.2 Hz, J) 6.4 Hz, 2H her biri, ArH para), 4.32 (d, J ) 12.9 Hz, 4H, ArCH2Ar), 4.16 (t, J ) 8.0 Hz,
4H, OCH2CH2CH2), 4.06 (t, J ) 7.2 Hz, 4H, BrCH2CH2CH2), 3.44 (d, J ) 12.9 Hz, 4H, ArCH2Ar), 2.58 (m, 4H, BrCH2CH2CH2); 13C NMR (CDCl3): δ 133.9, 133.2, 129.4, 129.1, 129.0,128.3 (d), 127.9, 125.7, 122.6, 119.3, 119.1, 73.6, 68.0, 38.1, 33.5, 32.7, 31.6, 31.4, 30.9, 30.3, 30.0; MS (EI), m/z 666 (M+). 3.2.6. 25,27-bis(4-pyridylmethylaminopropoksi)-26,28-dihidroksi kaliks[4]aren (6) 25,27-bis(3-bromopropoksy)-26,28-dihydroxycalix[4]arene (5) bileşiği (0,328 mmol) kuru THF (16,4 ml) içerisinde çözülür ve üzerine NaI (1,64 mmol) ilave edilir. Karışım bir saat karıştıktan sonra 4-(aminomethyl)pyridine (0,765 mmol) ilave edilir. Reaksiyon karışımı azot atmosferi altında refluks edilir. Reaksiyon süresi TLC ile takip edilir. Reaksiyon tamamlandıktan sonra karışımdaki fazla NaI süzülür. Organik çözücü uzaklaştırıldıktan sonra elde edilen katı madde CH2Cl2:MeOH çözücü karışımından
yeniden kristallendirilir ve koyusarı renkli saf madde 6 elde edilir. E.n. >300 oC. 1H
NMR (CDCl3): δ 8.66 (br s, 2H, Py-H), 8.61 (d, 2H, Py-H), 8.31 (m, 2H, Py-H), 7.91
(m, 2H, Py-H), 7.42 (s, 2H, OH), 7.2 (m, 4H, ArH), 6.96–6.80 (m, 8H, ArH), 4.27–4.20 (overlapped, 8H, OCH2 and ArCH2Ar), 4.09 (br s, 4H, NHCH2Ar), 3.58–3.51
(overlapped, 6H, NH and ArCH2Ar), 3.10–3.08 (m, 4H, NHCH2), 2.30–2.26 (m, 4H,
CH2CH2CH2)
3.2.7. 25-[(4-pyridylmethyl)amino-karbonilmetoksi]-27-[metoksikarbonilmetoksi]- 26,28-dihidroksi kaliks[4]aren (7)
2 mmol (1,586 g) (4) bileşiği 10 mL toluende çözününceye kadar oda sıcaklığında karıştırılır. Elde edilen karışıma 10 mL toluen + 20 mL metanol + 10 mmol (1,011 mL) 4-pyridylmethyl amino karışımı damla damla 1-2 saat süreyle ilave edilir. İlave işlemi bittikten sonra reaksiyon karışımı refluks edilir ve reaksiyon ince tabaka kromatografisi ile izlenir. İTK’da başlangıç maddesi gözlenmediği anda reaksiyon sonlandırılır. Çözücü vakum altında evaporasyonla tamamen uzaklaştırılır ve CH2Cl2:MeOH çözücü karışımından yeniden kristallendirildikten sonra beyaz renkli
ham ürün 7 % 46 ( 0,65 g) verimle elde edilir. E.n.=248-250 oC; IR (KBr): 3362 (OH), 1689 (CONH), 1745 (CO) cm-1; 1H NMR (CDCl3): δ 9.26 (t, 1H, NH), 8.42 (d, 2H, J=
8.0, Py-H), 7.98 (s, 2H, OH), 7.40 (d, 2H, J= 7.6, Py-H), 7.14 (m, 4H, ArH), 6.93 (m, 4H, ArH), 6.80-6.82 (m, 2H, ArH), 6.72-6.75 (m, 2H, ArH), 4.84 (d, J= 6.2, 2H, NHCH2), 4.60 (s, 2H, OCH2CO), 4.46 (s, 2H, OCH2CO), 4.26 (d, 2H, J= 13.3 Hz,
ArCH2Ar), 4.17 (d, 2H, J= 13.2 Hz, ArCH2Ar), 3.62 (s, 3H, OCH3), 3.48 (d, 4H, J=
13.2 Hz, ArCH2Ar)
3.2.8. 5,11,17,23-Tetra-tert-bütil-25-[(4-piridilmetil)amino-karbonilmetoksi]-27- [metoksikarbonilmetoksi]-26,28-dihidroksi kaliks[4]aren (8)
Bileşik 7 eldesindeki şartlara göre sentezlenir ve beyaz renkli saf ürün 8 % 45 (0,71 g) verimle elde edilir. E.n.= 222 oC; IR (KBr): 3399 (OH), 1687 (CONH), 1750 (CO)cm-1; 1H NMR (CDCl3): δ 9.28 (t, 1H, NH), 8.48 (d, 2H, J= 8.0, Py-H), 7.49 (s,
2H, OH), 7.39 (d, 2H, J= 7.6, Py-H), 7.06 (s, 4H, ArH), 6.83-6.87 (m, 4H, ArH), 4.78 (d, J= 6.0, 2H, NHCH2), 4.57 (s, 2H, OCH2CO), 4.47 (s, 2H, OCH2CO), 4.24 (d, 2H, J=
13.3 Hz, ArCH2Ar), 4.16 (d, 2H, J= 13.2 Hz, ArCH2Ar), 3.55 (s, 3H, OCH3), 3.39 (d,
4H, J= 13.2 Hz, ArCH2Ar), 1.27 (s, 18H, C(CH3)3), 0.99 (s, 9H, C(CH3)3), 0.96 (s, 9H,
C(CH3)3)
3.2.9. 5,11,17,23-Tetra-tert-bütil-25,27-bis[(5-metilfurfuril)amino karbonilmetoksi]-26,28-dihidroksi kaliks[4]aren (9)
Bileşik 7 eldesindeki şartlara göre sentezlenir ve sarı renkli saf ürün 9 % 57 ( 0,90 g) verimle elde edilir. E.n.= 249-252 oC; IR (KBr): 3330 (OH), 1680 (CONH), 1741 (CO) cm-1; 1H NMR (CDCl3): δ 9.19 (t, 2H, NH), 7.43 (s, 2H, OH), 7.17 (s, 4H,
ArH), 6.87 (s, 4H, ArH), 6.26 (d, J= 3.0, 2H, ArH, ph), 5.84 (d, 2H, J= 3.0, ArH, ph), 4.48-4.55 (m, 8H, NHCH2, OCH2CO), 3.91 (d, 4H, J= 13.2 Hz, ArCH2Ar), 3.36 (d, 2H,
J= 13.1 Hz, ArCH2Ar), 1.63 (s, 6H, CH3, ph), 3.26 (d, 2H, J= 13.2 Hz, ArCH2Ar), 1.22
3.2.10. Monoamit türevlerinin (7-8) silika jele immobilizasyonu için genel metot
Şekil 3.2. Kaliksaren polimerlerinin(10-11) sentez şeması (i) Aminopropil silica jel, toluen, refluks, 48h.
3-Aminopropil silika jel (1.5 g) kuru toluen (25 ml) içerisine eklenir ve üzerine bileşik 7 ve 8’in ( 1.12 mmol) 5 mL toluen içerisindeki çözeltileri damla damla ilave edilir. Oda sıcaklığında 0.5 saat karıştırılır. Daha sonra reaksiyon karışımı azot atmosferi altında 2 gün reflux edilir. Reaksiyon tamamlanınca karışım oda sıcaklığına kadar soğutulur, süzülür ve ardından sırasıyla sıcak toluen, metanol, aseton ve distile su ile üç kez yıkanır. Ürün vakumlu etüvde 120 ˚C’de 3 saatte kurutulur ve 1.5 g kaliksaren polimerleri 10 ve 11 elde edilir. Ürün desikatör içerisinde muhafaza edilir. Polimer 10: Elementel analiz sonuçlarına göre, kaliksarenin APS’ye bağlanma miktarı yaklaşık olarak 0.30 mmol (7)/g polimer bulundu. IR νmax (KBr)/cm−1: 3329; 1564;
1461; 1193; 863; Bileşik 10 için elementel analiz sonuçları: C, 19.07; H, 2.02; N, 1.17%.
Polimer 11: Elementel analiz sonuçlarına göre, kaliksarenin APS’ye bağlanma miktarı yaklaşık olarak 0.22 mmol (8)/g polimer bulundu. IR νmax (KBr)/cm−1: 3270; 1583;
1524; 1481; 1432, 1393, 1048; 862; Bileşik 11 için elementel analiz sonuçları: C, 12.68; H, 1.04; N, 1.08%.