BİS-N,N'(Salisiliden)-1,4-bütandiamin ve indirgenmiş türevinin AL3+ tayininde floresans kemosensörü olarak kullanılabilirliğinin incelenmesi

T.C.

DÜZCE ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

BİS-N,N'(SALİSİLİDEN)-1,4-BÜTANDİAMİN VE İNDİRGENMİŞ

TÜREVİNİN AL

TAYİNİNDE FLORESANS KEMOSENSÖRÜ

OLARAK KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ

HANİFE SEZER

YÜKSEK LİSANS TEZİ

KİMYA ANABİLİM DALI

DANIŞMAN

DOÇ. DR. ÜMİT ERGUN

T.C.

DÜZCE ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

BİS-N,N'(SALİSİLİDEN)-1,4-BÜTANDİAMİN VE İNDİRGENMİŞ

TÜREVİNİN AL3+ TAYİNİNDE FLORESANS KEMOSENSÖRÜ

OLARAK KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ

Hanife Sezer tarafından hazırlanan tez çalışması aşağıdaki jüri tarafından Düzce Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı’nda YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir.

Tez Danışmanı

Doç. Dr. Ümit ERGUN Düzce Üniversitesi

Jüri Üyeleri

Doç. Dr. Ümit ERGUN

Düzce Üniversitesi

Doç. Dr. Abdülkadir ALLI

Düzce Üniversitesi

Prof. Dr. Zehra YAZAN

Ankara Üniversitesi

BEYAN

Bu tez çalışmasının kendi çalışmam olduğunu, tezin planlanmasından yazımına kadar bütün aşamalarda etik dışı davranışımın olmadığını, bu tezdeki bütün bilgileri akademik ve etik kurallar içinde elde ettiğimi, bu tez çalışmasıyla elde edilmeyen bütün bilgi ve yorumlara kaynak gösterdiğimi ve bu kaynakları da kaynaklar listesine aldığımı, yine bu tezin çalışılması ve yazımı sırasında patent ve telif haklarını ihlal edici bir davranışımın olmadığını beyan ederim.

3 Temmuz 2018

Hanife SEZER

TEŞEKKÜR

Yüksek lisans öğrenimim ve bu tezin hazırlanmasında süresince gösterdiği her türlü destek ve yardımdan dolayı çok değerli danışmanım Doç. Dr. Ümit ERGUN’a en içten dileklerimle teşekkür ederim.

Tez çalışmam boyunca yardım ve desteğini esirgemeyip bilgi birikimini benimle paylaşan Dr. Ece ERGUN’a, Yrd. Doç. Dr. Ersin ORHAN’a şükranlarımı sunarım. Bu çalışma boyunca yardımlarını ve desteklerini esirgemeyen maddi ve manevi yanımda olan sevgili aileme, desteğini ve sevgisini hiçbir zaman esirgemeyen Şevket DALKILIÇ’a, ayrıca desteklerinden dolayı arkadaşım Emine AKKAN ve Hanife Bükre KOÇ’a sonsuz teşekkürlerimi sunarım.

İÇİNDEKİLER

ŞEKİL LİSTESİ ... IX

SİMGELER VE KISALTMALAR ... X

ÖZET ... XI

ABSTRACT ... XII

1. GİRİŞ ... 1

1.3.MOLEKÜLERLÜMİNESANSSPEKTROSKOPİSİ ... 7

1.4.FLORESANSANALİZCİHAZLARI ... 11

1.4.1. Cihazların Kısımları ... 11

1.4.1.1. Işın Kaynakları ... 11

1.4.1.2. Filtreler ve Monokromatörler ... 12

1.4.1.3. Dedektörler ... 12

1.4.1.4. Hücreler ve Hücre Bölmeleri ... 12

2. MATERYAL VE YÖNTEM ... 13

2.1.BİS-N,N'(SALİSİLİDEN)-1,4-BÜTANDİAMİN(1,4-LİGAND)VE ... 13

İNDİRGENMİŞTÜREVİNİNSENTEZİ ... 13

2.2.ÇÖZELTİLERİNHAZIRLANMASI ... 14 2.2.1. 3x10-3 M Ligand: ... 14 2.2.2. 3x10-4 M Ligand: ... 14 2.2.3. 3x10-5 M Ligand: ... 14 2.2.4. 3x10-3 M Zn: ... 14 2.2.5. 3x10-3 M Al: ... 14 2.2.6. 3x10-3 M Ca: ... 15 2.2.7. 3x10-3 M Mn: ... 15 2.2.8. 3x10-3 M Fe: ... 15

2.2.9. 3x10-3 M Pb: ... 15 2.2.10. 3x10-3 M Mg: ... 15 2.2.11. 3x10-3 M Co: ... 15 2.2.12. 3x10-3 M Cr: ... 15 2.2.13. 3x10-3 M Cu: ... 16 2.2.14. 3x10-3 M Ni: ... 16 2.2.15. 3x10-3 M Cd: ... 16 2.2.16. 3x10-3 M Hg: ... 16 2.2.17. 3x10-3 M Na: ... 16 2.2.18. 3x10-3 M K: ... 16

2.3. LİGAND-METALKARIŞIMLARININHAZIRLANMASI ... 16

3.BULGULAR VE TARTIŞMA ... 19

3.1.1,4-LİGANDGENELTARAMASPEKTRUMLARI ... 19

3.2.İNDİRGENMİŞ1,4-LİGAND'INGENELTARAMASPEKTRUMLARI .. 20

3.3.1,4-LİGANDVEMETALKARIŞIMI SPEKTRUMLARI ... 22

3.4.“1,4-LİGAND-AL”KARIŞIMI İÇİNUYARILMAVEEMİSYON ... 23

TARAMASI ... 23

3.5.“1,4-LİGAND-ZN”KARIŞIMI İÇİNUYARILMAVEEMİSYON ... 24

TARAMASI ... 24

3.6.“1,4-LİGAND-AL”KARIŞIMI VE“1,4-LİGAND-ZN”KARIŞIMI İÇİN ... 25

ÇÖZÜCÜETKİSİİNCELENMESİ ... 25

3.7.“1,4-LİGAND-AL”KARIŞIMI VE“1,4-LİGAND-ZN”KARIŞIMI İÇİN ... 27

KONSANTRASYONETKİSİ ... 27

3.8. “1,4-LİGAND-AL”VE“1,4-LİGAND-ZN” KARIŞIMLARININ ZAMANA ... 29

KARŞIŞİDDETDEĞİŞİMİNİNCELENMESİ ... 29

3.9.“1,4-LİGAND-AL”KARIŞIMI VE“1,4-LİGAND-ZN”KARIŞIMININ PH ... 30

DEĞİŞİMİNEKARŞIFLORESANSININİNCELENMESİ ... 30

3.10.“1,4-LİGAND-AL”KARIŞIMI VE“1,4-LİGAND-ZN” KARIŞIMINA ... 32

DİĞERMETALLERİNGİRİŞİMETKİSİ ... 32

3.11.“1,4-LİGAND-ZN”KARIŞIMINAAİTKALİBRASYONÇALIŞMASI .. 33

4. SONUÇLAR VE ÖNERİLER ... 34

ŞEKİL LİSTESİ

Sayfa No

Şekil 1.1. Schiff bazı genel yapısı ... 1

Şekil 1.2. Kondenzasyon reaksiyonu şeması [3] ... 2

Şekil 1.3. Uyarılmış haller [24] ... 7

Şekil 1.4. Absorpsiyon, floresans ve fosforesans için Jablonski Diyagramı [24] ... 8

Şekil 1.5. Floren ve bifenil... 9

Şekil 1.6. Kompleks örneği ... 10

Şekil 1.7. Bir florometre ve spektroflorometrenin kısımları [24] ... 11

Şekil 2.1. Agilent Cary Eclipse floresans spektrofotometresi ... 13

Şekil 2.2. N-N'-bis(salisiliden)-1,4-diaminobütandiamin sentezine ait reaksiyon ... 13

Şekil 2.3. N-N'-(2-hidroksibenzil)-1,4-diaminobütandiaminin molekül yapısı ... 14

Şekil 3.1. (a) 1,4-Ligand uyarılma (b) 1,4-Ligand floresans (c) 1,4-Ligand+su floresans spektrumları ... 19

Şekil 3.2. İndirgenmiş ligand ve Zn2+ karışımının floresans spektrumu ... 20

Şekil 3.3. İndirgenmiş ligand ve Al3+ karışımının floresasns pektrumu ... 21

Şekil 3.4. (a) Ligand ve çeşitli metal çözeltilerinin karışımları için elde edilen floresans spektrumları ... 22

Şekil 3.5. (a) 1,4-Ligand+Al floresans (b) 14-Ligand+Al uyarılma spektrumları ... 23

Şekil 3.6. 1,4-Ligand+Zn floresans (b) 1,4-Ligand+Zn uyarılma spektrumları ... 24

Şekil 3.7. Ligand çözeltisi ile elde edilen farklı karışımların UV lamba altındaki görüntüleri ... 25

Şekil 3.8. Farklı çözücülerin floresans şiddetine etkisi ... 26

Şekil 3.9. Farklı konsantrasyonlardaki ligandın (a) Zn (b) Al için oluşturduğu karışımların floresans şiddetleri ... 27

Şekil 3.10. Farklı konsantrasyonlardaki ligand çözeltileri ile sabit konsantrasyondaki Al ve Zn karışımlarının UV lamba altındaki görüntüleri ... 28

Şekil 3.11. (a) 1,4-Ligand+Zn (b) 1,4-Ligand+Al için floresans cevap zamanı grafikleri ... 29

Şekil 3.12. “1,4-Ligand+Al” karışımının pH değişimine karşı floresans şiddeti ... 30

Şekil 3.13. “1,4-Ligand+Al” karışımının pH değişimine karşı floresans şiddeti………31

Şekil 3.14. (a) 1,4-Ligand+Zn (b) 1,4-Ligand+Al karışımlarının floresans şiddetleri üzerine çeşitli metallerin etkisi………...32

SİMGELER VE KISALTMALAR

CHEF Şelasyonla güçlendirilmiş floresans

Co Kobalt

Cr Krom

Cu Bakır

DMF Dimetil formamid

DMSO Dimetil sülfoksit

Em Emisyon

EtOH Etil alkol / etanol

ESIPT Proton transferi

Ex Uyarılma

Fe Demir

Hg Cıva

H2bpet 2-[2-hidroksi-etilimino)-fenil-metil]-fenol

ICT Molekül içi yük transferi

K Potasyum

kec Dış dönüşüm hızı

kd Ayrışma hızı

kf Floresans bağılhızı

kh Hidroliz sabiti

ki Sistemler arası geçiş hızı

kic İç dönüşüm hızı

kpd Ön ayrışma hızı

LOD Belirleme sınırı

LOL Linerlikten/Düzlemsellikten sapma noktası

LOQ Tayin sınırı

M Molarite

MeOH Metil alkol

Mg Magnezyum

Mn Mangan

MPBH Metil parazinilketon benzoil hidrazon

Ni Nikel

Na Sodyum

NO3 Nitrat

THF Tetrahidrofuran

PET Işıkla indüklenen elektron transferi

Pb Kurşun

Zn Çinko

λem Emisyon dalga boyu

λex Uyarılma dalga boyu

ÖZET

BİS-N,N'(SALİSİLİDEN)-1,4-BÜTANDİAMİN VE İNDİRGENMİŞ TÜREVİNİN AL3+ TAYİNİNDE FLORESANS KEMOSENSÖRÜ OLARAK

KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Hanife SEZER

Düzce Üniversitesi

Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi

Danışman: Doç. Dr. Ümit ERGUN Temmuz 2018, 37 sayfa

Metal iyonlarının seçici olarak belirlenmesi amacıyla kullanılan kemosensörler son yıllarda çok dikkat çekmektedir. Aluminyum dünya üzerinde en bol bulunan üçüncü metaldir ve modern yaşamda birçok amaç için yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu çalışmada bis-N,N'(Salisiliden)-1,4-bütandiamin (1,4-Ligand) Schiff bazı ve indirgenmiş türevi sentezlenmiş ve etanol:su karışımında Al3+

iyonlarına karşı floresans duyarlılıkları araştırılmıştır. Schiff bazı sensörü farklı uyarma ve emisyon dalga boylarında Zn2+

ve Al3+ iyonlarına karşı seçici floresans özelliği göstermiştir. Ligand+metal karışımları için benzer floresans davranışları UV lamba altında da gözlenmiştir. Buna ek olarak, çözücü etkisi, floresans cevap zamanları, optimum pH ve ligand konsantrasyonu gibi parametreler de belirlenmiştir. Ligand+Zn ve ligand+Al karışımlarının floresans özellikleri üzerine diğer metal iyonlarının etkisi ile ilgili olan çalışmalar ile Al3+

, Cu2+, Fe3+ ve Cr3+ iyonlarının Zn2+ iyonunun; Hg2+, Fe3+ ve Cu2+ iyonlarının ise Al3+

iyonunun belirlenmesinde girişim etkisi gösterdiği tespit edilmiştir. Bunun aksine, Schiff bazının indirgenmiş türevi ise hiçbir metal iyonuna karşı floresans cevabı vermemiştir.

ABSTRACT

INVESTIGATION OF BIS-N,N'(SALICYLIDENE)-1,4-BUTANEDIAMINE AND ITS REDUCED DERIVATIVE AS A FLUORESCENCE CHEMOSENSOR FOR

AL3+ ANALYSIS

Hanife SEZER Duzce University

Graduate School of Natural and Applied Sciences, Department of Chemistry Master of Science Thesis

Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Ümit ERGUN July 2018, 37 pages

In recent years, chemosensors for selective detection of metal ions have attracted great attention. Aluminium is the third most abundant metal on earth which has been widely used for many purposes in modern life. In this study, a Schiff base compound bis-N-N'(salicylidene)-1,4-butanediamine (1,4-Ligand) and its reduced derivative were synthesized and their fluorescence sensitivity to various metal ions in ethanol:water mixture was investigated. Schiff base sensor showed selective fluorescent enhancement towards Zn2+ and Al3+ ions at different excitation and emission wavelengths. The similar fluorescent emission behaviours for the ligand+metal mixtures have also been detected under the UV light. Additionally, the parameters such as solvent effect, fluorescence time of response, optimum pH and ligand concentration have also been determined. The studies related to the effect of other metal ions on the fluorescence properties of ligand+Zn and ligand+Al mixtures demonstrated that Al3+, Cu2+, Fe3+ and Cr3+ interfered with Zn2+ dedection, whereas Hg2+, Fe3+ ve Cu2+ showed interference in the determination of Al3+ ions. On the contrary, reduced derivative of the Schiff base did not give fluorescence response against any metal ions.

1. GİRİŞ

1.1. AMAÇ VE KAPSAM

Bu tez çalışmasının amacı, daha önceden sentezlenmiş olan Bis-N,N'(salisiliden)-1,4-bütandiamin (1,4-Ligand) olarak adlandırılan Schiff bazının ve indirgenmiş türevinin Al3+ iyonunun tayininde floresans kemosensörü olarak kullanılabilirliğinin incelenmesidir. Çalışmada öncelikle kullanılan Schiff bazı ve indirgenmiş türevinin çeşitli sulu metal çözeltileri ile oluşturulan karışımlarının floresans cevapları incelenmiştir. Schiff bazının Al3+

ve Zn2+ iyonlarına karşı floresans duyarlılık gösterdiği, buna karşılık indirgenmiş Schiff bazının ise herhangi bir metal iyonuna karşı floresans cevabı vermediği belirlenmiştir. Çalışmanın devamında Schiff bazı ile Al3+

ve Zn2+ sulu çözeltileri karışımlarında floresans ölçümleri için optimizasyon çalışmaları yapılmıştır.

1.2. SCHIFF BAZI

Başlangıçta renkli organik maddeler olarak tanımlanmış olan Schiff bazı bileşikleri, imin bağı denilen karbon-azot çifte bağı içerirler (C=N) ve bu maddeleri ilk olarak 1869-1870 yılları arasında elde eden Hugo Schiff adlı Alman kimyacının ismi ile anılırlar [1]. Schiff bazları, primer aminlerin karbonil bileşikleri ile verdiği kondenzasyon reaksiyonu sonucunda oluşan bileşiklerdir. Çok zayıf bazik özellik gösteren bu Schiff bazları, ilk defa Pfeiffer tarafından, ligand olarak kullanılmıştır [2]. Schiff bazları ve metal kompleksleri 1980’li yıllardan sonra tıp alanında ve analitik kimyada sıkça kullanılmaktadır.

Schiff bazları, amin türevlerinin karbonil türevleri ile verdikleri kondenzasyon reaksiyonu sonucu meydana gelmektedir. Reaksiyonda karbonil karbonu ile amin azotu arasında çiftli bağ oluşmakta ve bir mol su açığa çıkmaktadır. Oluşan bu bağa azometin ya da imin bağı adı verilir. Oluşan kondenzasyon reaksiyonu şeması aşağıdaki gibidir.

C O + H2N Z H R R H C N Z + H2O azometin C N Z + H2O R R R R C O + H2N Z imin Şekil 1.2.Kondenzasyon reaksiyonu şeması [3].

Schiff bazlarının çalışma alanları oldukça geniştir. Schiff bazı kompleksleri Bazı ilaçların hazırlanmasında, boyar maddelerin üretiminde, elektronik endüstrisinde, plastik sanayinde, tarım alanında, kozmetik ve polimer üretiminde, analitik kimyada ve sıvı kristal teknolojisi gibi çeşitli dallarda gittikçe artan öneme sahip maddelerdir [4]. Schiff bazlarının metal kompleksleri ile ilgili literatürde bir çok çalışma vardır.

Feng ve çalışma arkadaşları bir diaryleten sınıfına sahip floresans kemosensör özelliği yüksek bir hidrazinbenzoltiazol tasarlamış ve sentezlemişlerdir. Alüminyum (III) tayininde yüksek seçicilik ve algılama olduğunu gözlemlemişlerdir. Mükemmel fotokromik özellikler göstermiştir [5].

Kang ve çalışma arkadaşları naftalimide dayalı, alüminyum (III) tayini için yeni bir Schiff bazı kemosensörü tasarlamış ve sentezlemişlerdir. Yapılan çalışmalarda diğer metal iyonlarına karşı bir seçicilik gözlenmemiştir. Schiff bazı kemosensörü ile alüminyum (III) arasındaki stokiyometrik ölçüyü belirlemek için job metodu kullanılmış ve oran 1:1 olarak bulunmuştur. Dahası, Schiff bazı kemosensörü, gerçek su numunelerinin analizinde alüminyum (III) için yüksek bir seçicilik göstermiştir. Bu yöntem kimyasal, çevresel ve biyolojik sistemlerde alüminyum (III)’ün saptanması için uygulanabilirliği araştırılmıştır [6].

Wang ve çalışma arkadaşları proton transferi (ESIPT) ve molekül içi yük transferi (ICT) mekanizmasına dayanan alüminyum (III) için yeni bir floresans kemosensör

geliştirmişlerdir. Sensör, diğer rakip metal iyonlarına kıyasla alüminyum (III) için yüksek seçicilik ve hassasiyet gösterdiği gözlemlenmiştir. Sensörün, biyolojik örnekleme yöntemi ile gerçek örnekte alüminyum (III) iyonlarını tespit etmek için kullanılabileceği belirlenmiştir [7].

Kumar ve çalışma arkadaşları bir Schiff baz bileşiği 2-(E-1-(2-dimetilamino)etilimino)etil)fenol (HL) farklı spektroskopik yöntemler ile sentezlemişlerdir. Kemosensör, farklı metal iyonları üzerinde alüminyum (III) iyonuna karşı UV-vis altında floresans tepkisi göstermiştir. Ayrıca kemosensörün asidik aralıkta alüminyum(III)’e karşı optimum floresansa ulaştığı saptanmıştır. Kemosensör ve yüksek negatif termal serbest enerji ile karşılaştırıldığında kuvvetli bağlanma afinitesine sahip olduğu belirlenmiştir. Bu nedenle kemosensör, sulu organik numunelerde alüminyum(III)’ün varlığını veya mikro molar konsantrasyonlarda endüstriyel etki maddelerini araştırmak için bir floresans prob olarak ilginç bir alternatif olacağı da gözlemlenmiştir [8].

Wang ve çalışma arkadaşları kumarin temelli Schiff bazı sentezlemiş ve bunların demir (III) ve alüminyum (III) komplekslerinin kemoselektif özelliği değerlendirilerek floresans şiddeti arttırıldığında sensör olarak kullanılabilirliği gözlemlenmiştir. Kumarin temelli Schiff bazı isomer Z yapısında demir (III) ve alüminyum (III) komplekslerinin diğer metal komplekslerine göre daha yüksek seçicilikte kemosensör özellik gösterdiği saptanmıştır. İsomer Z ışık altında floresans özellik gösterirken, isomer E floresans özellik göstermediği gözlemlenmiştir [9].

Gündüz ve çalışma arkadaşları hemodiyaliz çözeltisindeki alüminyum (III)’un belirlenmesi için N,N/-disalisiden-l,3-diamino-2-hidroksi-propan Schiff bazını kullanarak spektroflorimetrik bir metod geliştirmişlerdir. Yapılan çalışmada kompleksin oluştuğu en yüksek floresansa sahip olduğu pH> çözücü, kompleks oluşum süresi, Schiff bazı derişimi, sıcaklık, uyarma ve emisyon dalga boylarını belirlenmişlerdir. Optimum koşullar olan % 50 dioksan içeren sulu ortamda pH= 3 ve 6'da 270 nm uyarma ve 422,4 nm emisyon dalga boyunda alüminyumun çeşitli derişim aralıklarında kalibrasyon eğrileri çizilmiştir. Bu eğrilerden yararlanılarak alüminyumun tayin edilebileceği derişim aralığı ve alt tayin sınırı 2,7 ng/L olarak belirlemişlerdir. Ayrıca geliştirilen yöntemin doğruluğu, kesinliği ve tekrarlanabılirliği araştırılmıştır. Geliştirilen bu yöntem kullanılarak, hemodiyaliz çözeltilerinde standart ekleme yöntemiyle alüminyumun tayin edilip edilmeyeceği araştırılmış ve elde edilen sonuçlar

îngiliz farmakopisindeki yöntemle karşılaştınlmıştır. Hemodiyaliz çözeltilerinde alüminyum tayini için çalışmada önerilen yöntemin uygun olduğu sonucuna varmışlardır [10].

Gupta ve çalışma arkadaşları triazol merkezli Schiff bazları sentezlemişlerdir. Schiff bazlarının farklı metal iyonları ile etkileşimi UV-vis absorbsiyon spektroskopisi ve fotofloresans spektroskopisi altında incelemişlerdir ve metanol çözeltisi içindeki alüminyum (III) iyonunun L1 ve L2 olarak adlandırılan Schiff bazları ile floresans davranış gösterdiği saptanmıştır. Schiff bazının alüminyum (III) metaline karşı pH 5.0 – 13.5 aralığında mükemmel bir floresans kemosensör olabileceğini belirtmişlerdir [11]. Jiang ve çalışma arkadaşları alüminyum (III) için, PET (ışıkla indüklenen elektron transferi) ile gerçekleşen iki yeni floresans kemosensör olabilecek isomer sentezlemişlerdir. Her iki kemosensörün ve alüminyum (III) kompleksi arasındaki stokiyometrik ölçüyü belirlemek için Job metodu ve ‘H NMR titrasyon deneyleri yöntemi kullanılmış ve oran 1:1 olarak bulunmuştur. Dahası, bu iki kemosensörde (L ve L’) alüminyum (III) için iyi duyarlılık verdiğini belirlemişlerdir. Bu çalışmada, antrasene dayalı bazı spesifik iyonlar için daha fazla PET ile gerçekleşen kemosensör olasılığını ortaya koymuşlardır [12].

Liao ve çalışma arkadaşları, PET ve CHEF (şelasyonla güçlendirilmiş floresans) mekanizmasına dayanan basit bir yapıya sahip, tek aşamalı Schiff bazlı floresans kemosensör MPBH (metil prazinilketon benzoil hidrazon) sentezlemişlerdir. MPBH, etanol içerisinde diğer metallere göre 800 kat daha fazla floresans şiddeti gösterdiğini gözlemlemişlerdir. MPBH’nun alüminyum (III) iyonları için mükemmel bir kemosensör olarak kullanılabileceği ve basit yapılı kemosensörün gelişimini hızlandıracağı belirtilmiştir [13].

Zhou ve çalışma arkadaşları trifenilamin temelli Schiff bazları sentezlemişlerdir. Sentezlenen bu Schiff bazları, alüminyum (III) ve çinko (II) kompleksleri ile diğer metal komplekslerine göre daha üstün floresans özellik gösterdiği belirlenmiştir. L2 olarak adlandırdıkları ligandın canlı hücre içi çalışmaları yapılmış ve hücre matrisinde çinko (II) metaline oldukça iyi seçicilik gösterdiği gözlemlenmiştir [14].

Naskar ve çalışma arkadaşları benzofenon bazlı yeni bir Schiff bazı kemosensörü, 2-[2-hidroksi-etilimino)-fenil-metil]-fenol (H2bpet) sentezlemişlerdir. H2bpet ve

çeşitli deneylerle incelenmiştir. Bunun sonucunda da alüminyum (III) kompleksinin

HepG2 (İnsan hepatoselüler karaciğer karsinom hücreleri) hücre dizisinde alüminyum

(III)’ün saptanması için bir floresans prob olarak kullanılması önerilmiştir [15].

Fang ve çalışma arkadaşları hassas ve seçici bakır (II) floresans Schiff bazlı kimyasal sensör reseptörünü hazırlamışlardır ve bakır (II) iyonlarının saptanması için yeni bir yöntem geliştirmişlerdir. Önerilen yöntem mükemmel hassasiyet ve iyi seçicilik gösterir ve soyasütü tozunda bakır (II) iyonlarının tespit edilmesinde başarıyla uygulanmıştır. Ayrıca, bakır ve glutatyonun kontrolüne dayalı reseptörün floresans geçiş özelliği gösterilmiştir. Bu çalışma insan plazmasında glutatyonun ve sisteinin toplam içeriğini belirleme özelliğine sahiptir [16].

Xu ve çalışma arkadaşları çinko (II) tespiti için konjuge Schiff bazına dayanan iki yeni floresans probu geliştirmişlerdir. Probların floresans özellikleri UV-vis ve floresans spektrometresi ile araştırılmıştır. 1 ve 2 numaralı bileşikler, mükemmel seçicilik ve çinko (II) için güçlü afinite göstermiştir. Bileşiklerin tespit sınırları 1,0.10-7

M’a kadar düşer ve bu da fizyolojik ve çevresel çinko (II) tespiti için potansiyel uygulamalara sahip olduklarını gösterir [17].

Sarkar ve çalışma arkadaşları çinko (II)’nin etkin tespiti için oldukça hassas bir kumarin esaslı kemosensör sentezlemişlerdir. Çinko (II)’nin eklenmesiyle sensördeki renk değişikliği çıplak gözle görülebilir. Çinko (II) ilavesi üzerine floresans emisyon yoğunluğunun hızlı arttırılması da çinko (II) için harika bir tespit tekniği olmuştur. Sentezlenen kemosensör, diğer metallerin varlığında bile çinko (II)’nin tespitinde etkilidir ve çinko (II)’ye karşı yüksek seçicilik gösterir [18].

Wang ve çalışma arkadaşları pirazol temelli bir Schiff bazına dayanan daha yüksek seçiciliğe sahip yeni bir floresans prob sentezlenmişlerdir. Bu probun optik özelliklerini araştırmak için UV-vis ve floresans spektrometresi kullanmışlardır. Bu deneylerden elde edilen sonuçlar, incelenen diğer katyonlarla ( Ag+

, Ca2+, Mg2+, Cu2+, Ni2+, Pb2+ ve Zn2+) karşılaştırıldığında alüminyum (III) için mükemmel duyarlılık ve seçicilik sergilediği gözlemlenmiştir. Bu floresans probu hızlı tepki göstermiş olup, probun tespit sınırının 10-9

M’dan daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, biyolojik sistemlere uygulanacak başka bir araştırma içinde pH değerlerinin biyolojik olarak uygun olabileceği araştırılmıştır [19].

Liu ve çalışma arkadaşları üç-naftol Schiff baz tipi floresans sensörleri sentezlemişlerdir. Bu Schiff bazlarını L1, L2 veL3 olarak adlandırmışlardır. Alüminyum

(III) ile koordinasyon, L1- L3’ün floresansını yoğun olarak arttıran Schiff bazının C=N

isomerizasyonunu inhibe etmiştir. Uygun bir koordinasyon alan yapısına sahip L3, diğer

metal iyonları üzerinde alüminyum (III) için en iyi ve en seçici probtur. Diğer bildirilen alüminyum (III), Schiff baz floresans sensörler ile karşılaştırıldığında L3 hazırlanması

kolay, iyi seçicilik, yüksek duyarlılık, mükemmel tersinirlik ve bol miktarda bağlanma özelliği gibi bir dizi analitik özellik sunmuştur. L3, sensörü ayrıca canlı hücrede

alüminyum (III) için mükemmel bir floresans prob olarak kullanılabilirliği gözlemlenmiştir [20].

Yeap ve çalışma arkadaşları %100 suda çözünebilen yeni bir kalkon bazlı floresans kemosensör [1-[3-(2-hidroksi-fenil))-3-okso-propeni]-naftalen-2-iloksi)-asetik asit (L), alüminyum (III) iyonlarının saptanması için tasarlamış ve sentezlemişlerdir. Sensör L, alüminyum (III)’e karşı yüksek bağlanma afinitesi nedeniyle alüminyum (III) için seçici bir floresans sensörü olarak kullanılabirlirliği araştırılmıştır. L-Al3+

kompleksinin bağlanma stokiyometrisi job metoduyla 2:1 olarak bulunmuştur [21].

Peng ve çalışma arkadaşları tanıma grubu olarak florofor ve Schiff bazı olarak 1,8-naftalimid kullanarak basit ve oldukça seçici bir floresan prob geliştirmişlerdir. Geliştirilen bu prob, diğer yaygın olarak bulunan metal iyonlarının yanında alüminyum (III)’ün saptanması için yüksek seçicilik ve duyarlılıkta olduğunu gözlemlemişlerdir. Prob ve alüminyum (III) kompleksinin bağlanma stokiyometrisi job metoduyla 1:1 olarak bulunmuştur. Ayrıca, probu nehir ve musluk suyundaki alüminyum (III) tespitinde başarılı bir şekilde uygulanmıştır. Geliştirilen bu probun biyolojik ve çevresel sistemlerde kullanılabilirliği araştırılmıştır [22].

Wang ve çalışma arkadaşları kinolin temelli molekül sentezlemişler ve floresans özelliklerini çalışmışlardır. Bu molekülleri 1 ve 2 olarak adlandırmışlardır. Ana grup metallerin saptanması için küçük bir organik moleküle dayanan floresans kemodosimetreler, çeşitli analitlerin saptanmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Alüminyum (III)’ün spesifik katalitik yeteneğinden dolayı, alüminyum (III) için 2’nin seçiciliği hem sulu çözeltilerde hem de test kağıtlarında mükemmel gözlemlenmiştir. Floresans şiddeti 582 kat kadar yüksekti ve UV lamba altında çıplak gözle bile açılma floresansı gözlemlenebilmiştir. Bu çalışma küçük organik moleküllere dayalı ana grup metal kemodosimetreler tasarlamak için yeni bir yol açmıştır [23].

1.3. MOLEKÜLER LÜMİNESANS SPEKTROSKOPİSİ

Moleküller floresans, fosforesans ve kemilüminesans gibi optik yöntemlerin her birinde, analit molekülleri, emisyon spektrumları, kalitatif ve kantitatif bilgiler sağlayacak şekilde uyarılır. Bu yöntemler, moleküler lüminesans olarak bilinir. Fotolüminesans floresans ve fosforesans olmak üzere iki şekilde oluşur;

Floresans ve Fosforesans, uyarılmanın fotonların absorpsiyonu ile gerçekleşmesinden dolayı benzer özellik gösterseler de oluşum mekanizmaları farklıdır. Floresans ve fosforesans arasındaki farkta uyarılmış olan halin ortalama yaşam süresiyle anlaşılabilir. Floresansta ışıma, ışın kaynağı kapatıldıktan sonra hemen kesilir (< 10-6

s); fakat fosforesansta ışın kaynağı kapatıldıktan sonra hala devam eder.

Lüminesans yöntemlerinin en cezbedici özelliklerinden birisi, yöntemin alt ayin sınırı, absorpsiyon yöntemine göre en az 10 kat daha düşük (1-100 ppb) olması ve yöntemin kendine özgü hassasiyetidir. Bu avantajlara rağmen florimetri diğer absorpsiyon yöntemleri kadar sık kullanılmaz çünkü floresans özellik gösteren yapılar sınırlı sayıdadır [24].

Şekil 1.3.Uyarılmış haller [24].

Şekil 1.3’te gösterilen bütün elektron spinlerinin eşleşmiş olduğu yapıya “singlet hal” denir. Temel singlet hal yapısında bulunan molekülün bir çift elektronunda birisi yön değiştirmeden daha yüksek enerji seviyesine uyarılırsa buna “uyarılmış singlet hal” denir fakat molekülün bir çift elektronundan birisi uyarıldıktan sonra yön değiştirirse buna da “uyarılmış triplet hal” denir. Uyarılmış triplet hal, uyarılmış singlet halden daha düşük enerjiye sahiptir. Bu durumda iki hal arasındaki farklılıkları meydana getirir. Örneğin; bir molekül singlet halde diamanyetikken, triplet halde paramanyetiktir [24].

Şekil 1.4.Absorpsiyon, floresans ve fosforesans için Jablonski Diyagramı [24]. Şekil 1.4’de fotolüminesans özellik gösteren bir molekülün enerji seviyesi diyagramı sergilenmiştir. En altta buluna koyu siyah çizgi, temel haldeki enerji seviyesini göstermekte olup, S0 ile gösterilmiştir. En üstteki koyu çizgilerde, üç uyarılmış

elektronik halin temel titreşim durumundaki enerji seviyelerini gösterir. T1’de birinci

elektronik triplet durumunun enerji seviyesini gösterir. Doğal olarak triplet halin uyarılma enerjisi, karşı gelen singlet halin uyarılma enerjisinden daha düşüktür. Dört elektronik halin hepsi için çokça titreşim enerji seviyesi bulunmaktadır. Enerji seviyeleri de ince yatay çizgilerle gösterilmiştir [24].

Temel hal enerji seviyesindeki (S0) bir elektron uyarılır ve uyarılan bu elektron S1 veya

S2 enerji seviyelerinden birine çıkar. S1 veya S2 enerji seviyeleri üzerinde bulundurduğu

yüksek enerjiyi alttaki enerji seviyelerine inerken titreşim yoluyla atar. Gözlemlenen bu titreşim etkisi de üç şekilde adlandırılır; Floresans, Fosforesans ve Işımasız olay [24]. Floresans, temel haldeki enerji seviyesinden (S0) uyarılan elektron üst enerji

seviyesindeki S2 veya S1’e çıkar. Bu enerji seviyesine çıkan elektronda üzerinde

bulunan enerjiyi titreşim etkisiyle temel hal enerji seviyesine inerken atar. Bu olayda yaklaşık 10-5

Fosforesans, temel hal enerji seviyesinde (S0) uyarılan elektron bir üst enerji seviyesi

olan singlet uyarılmış hale (S1 veya S2) geçer. Singlet uyarılmış haldeki (S1 veya S2)

elektronda sistemler arası geçişle uyarılmış triplet hale (T1) geçmesi sonucunda T1

enerji seviyesinde olan elektron üzerindeki enerjiyi temel haldeki enerji seviyesine geçerken atar. Bu olayda 10-4

saniyeden 30 saniyeye kadar sürer. Hatta ışın kaynağı kapatıldığında bile devam edebilmektedir [24].

Işımasız olay, elektron uyarılmış singlet halden, enerjisini hiçbir ışıma yaymadan titreşim etkisiyle temel hal enerji seviyesine inmesine denir. Moleküller her zaman kararlı halde bulunmak istedikleri için uyarılmış halde bulunmayı pek fazla tercih etmezler. Bunun içinde uyarılmış halden daha çabuk kurtulacakları bir yol izlerler. Bu yolda genellikle ışımasız olay (titreşim relaksasyonu) olur. Bu sebepten dolayı, Floresans ve Fosforesans özellik gösteren moleküller sınırlı sayıdadır [24].

Floresansı etkileyen çeşitli özellikler vardır. Bunlar; yapısal sertliğin etkisi, sıcaklık ve çözücünün etkisi, pH etkisi ve derişim floresans verimini etkileyen başlıca sebeplerdir [24].

Yapısal sertliğin etkisi, yapılan deneyler sonucunda, yapısı sert olan maddelerde floresans şiddetinin arttığı gözlemlenmiştir. Örneğin; floren ve bifenil moleküllerinde, floren sahip olduğu metilen köprüsü sayesinde bifenil’e göre daha sert bir yapıdadır. Bu sebepten dolayı, florenin floresans şiddeti daha yüksektir [24].

Şekil 1.5. Floren ve bifenil. Şelat oluşumu da floresans verimini arttırır.

Şekil 1.6. Kompleks örneği.

Sıcaklık ve çözücünün etkisi, çoğu molekülde floresansın kuantum verimi sıcaklık artışıyla azalır. Yüksek sıcaklıklarda çarpışma sıcaklığı artacağında dış dönüşüm*1

ile sönüm olasılığını arttırır. Çözücü viskozitesindeki azalmada dış dönüşümü arttıracağından buna bağlı olarak floresans verimi azalır [24].

pH etkisi, asidik veya bazik sübstitüentleri içeren bileşiklerin floresansı genellikle pH’a bağlıdır. Bileşğin iyonlanmış ve iyonlanmamış hallerinin dalga boyu ve emisyon şiddetleri farklıdır.

Derişim, düşük derişimler de çözelti derişimi ile floresans ışımasının şiddeti doğru orantılıdır. Yüksek derişimler de doğrusallıktan negatif sapmanın iki sebebi vardır. Bunlar;

 Kendini zayıflatma : Uyarılmış moleküller arasındaki çarpışmanın sonucunda oluşur. Işımasız eneri aktarımı olur.

 Kendini absorblama : Emisyonun dalda boyu ile absorpsiyon piki üst üste gelmesi yani çakışması durumunda ortaya çıkar.

Kuantum verimi, floresans veya fosforesans için kuantum verimi veya kuantum verimi oranı basit olarak lüminesans yapan moleküllerin sayısının toplam uyarılmış molekül sayısına oranıdır [24].

𝜙 =

𝑘𝑓+𝑘𝑠+𝑘𝑑𝑑+𝑘𝑖𝑑+𝑘ö𝑎+𝑘𝑎 (1.1)

Bu formülde floresans kuantum verimi (ϕ), floresans bağıl hız sabiti (kf), sistemler arası

geçiş bağıl hız sabiti (ks), dış dönüşüm bağıl hız sabiti (kdd), iç dönüşüm bağıl hız sabiti

(kid), ön ayrışma bağıl hız sabiti (köa), ayrışma bağıl hız sabitini (ka) belirtmektedir [24].

*1 Bir molekül üzerindeki uyarılma enerjisini ortamdaki safsızlık moleküllerine, moleküllerin çarpışması ile atıp temel hale dönüyor ise buna dış dönüşüm denir.

1.4. FLORESANS ANALİZ CİHAZLARI

Floresans ölçen cihazların bölümleri, ultraviyole görünür bölge fotometreleri veya spektrofotometrelerin bölümleriyle benzerdir. Şekil 1.7’de florometre ve spektroflorometrenin bölümleri görülmektedir. Çoğu floresans cihazında güç kaynağındaki dalgalanmaları gidermek için çift ışınlı optik sistem kullanılır. Kaynaktan gelen ışın, ilk olarak floresans dalga boylarını etkilemez. Floresans örnekten bütün yönlere doğru olur, ancak en uygun floresans, uyarma ışınına dik açıdan gelendir; başka açılarda çözeltiden ve hücre duvarlarından oluşan saçılma floresans şiddetinin ölçümünde büyük hatalar neden olabilir. Yayılan ışın, ölçme için floresansı ayıran ikinci bir filtreden veya monokromatördan geçer sonra bir fotoelektrik detektöre ulaşır. Referans ışın demeti ise, ışının gücünü yaklaşık olarak floresans ışınınkine göre 100 kat azaltan bir filtreden geçer. Referans ve örnek fotoçoğaltıcı tüplerden gelen sinyaller, çıktıyı bir fark yükselticisine gönderir [24].

Şekil 1.5.Bir florometre ve spektroflorometrenin kısımları [24]. 1.4.1. Cihazların Kısımları

1.4.1.1. Işın Kaynakları

Lambalar: Çoğu uygulamada, absorpsiyon ölçümlerinde tungsten ve hidrojen lambasından daha şiddetli bir kaynağa gerek vardır. Bu lambalarda düşük basınçlı ark lambası ve yüksek basınçlı ksenon ark lambası olabilir. Filtreli florimetreler için

kullanılan kaynak ise, erimiş slika pencereli ve düşük basınçlı cıva buhar lambalarıdır [24].

Lazerler: Uyarma kaynağı olarak kullanılan lazerler, ulslu azot gazı lazeri veya Nd:YAG lazeri ile pompalanan ayarlanabilir boya lazeridir [24].

1.4.1.2. Filtreler ve Monokromatörler

Florometrelerde absorpsiyon ve girişim filtrelerinin ikisi de kullanılır. Çoğu spektroflorometrede, en az bir ve bazen iki optik ağlı monokromatör bulunur [24].

1.4.1.3. Dedektörler

Tipik floresans sinyalinin şiddeti düşüktür. Ve floresans sinyalinin ölçülebilmesi için şiddetin arttırılması gerekir. Hassas floresans cihazlarda en yaygın olarak kullanılan dedektörler fotoçoğaltıcı tüplerdir [24].

1.4.1.4. Hücreler ve Hücre Bölmeleri

Floresans ölçümlerinde cam veya silikondan yapılmış silindirik ve dikdörtgen şeklinde hücreler kullanılır. Dedektöre ulaşan saçılmış ışınların miktarını en aza indirmek için hücre bölmesinin içine baffıllar yerleştirilir [24].

2. MATERYAL VE YÖNTEM

Çalışma metodunda kullanılan tüm tuzlar ve çözücüler Merck firmasından temin edilmiştir. Bu çalışmada gerçekleştirilen floresans ölçümleri Agilent Cary Eclipse floresans spektrofotometre cihazı ile yapılmıştır.

Şekil 2.1. Agilent Cary Eclipse floresans spektrofotometresi.

2.1. BİS-N,N'(SALİSİLİDEN)-1,4-BÜTANDİAMİN (1,4-LİGAND) VE İNDİRGENMİŞ TÜREVİNİN SENTEZİ

Bu çalışmada, Schiff bazlarının sentezinde kullanılan salisaldehit (%99), 1,4-diaminobütan, ve etanol Merck firmasından temin edilmiştir.

Sentez için; 1,4 diamino bütan (0.02 mol, 2,01 mL) ve salisilaldehit (0.04 mol, 4,18 mL) etanol (20 mL) ilave edilerek kaynama sıcaklığına kadar ısıtıldı ve çözünmeleri sağlandı. 1,4 diamino bütan üzerine salisilaldehit yavaşça ilave edilerek oda sıcaklığına gelmesi beklendi. Oluşan sarı renkli kristaller vakum altında süzüldükten sonra havada kurutuldu [25]. Bu ligandın sentezine ait reaksiyon Şekil 2.2’de verilmiştir.

+ 2 CHO OH H2N NH2 CH OH N CH HO N

salisilaldehit 1,4-diaminobütan Bis-N,N'(Salisiliden)-1,4-Bütandiamin Şekil 2.2. N-N'-bis(salisiliden)-1,4-diaminobütandiamin sentezine ait reaksiyon.

Schiff bazının indirgenmiş türevinin (Bis-N,N'-(2-hidroksibenzil)-1,4-bütandiamin) sentezi için 3 g Schiff bazı 50 mL MeOH’ de çözüldü ve NaBH4 ile renksiz çözelti elde edilene kadar muamele edildi. Elde edilen çözelti 250 mL buzlu suya eklenip 24 saat bekletildi. Oluşan beyaz renkli katı %70’lik EtOH çözeltisinden tekrar kristallendirildi ve indirgenmiş Schiff bazı elde edildi.

CH2

OH

NH CH2

HO NH

Şekil 2.3 Bis-N,N'-(2-hidroksibenzil)-1,4-bütandiaminin molekül yapısı.

2.2. ÇÖZELTİLERİN HAZIRLANMASI 2.2.1. 3x10-3 M Ligand:

1,4-Ligand’dan 0.18 g tartılır ve 200 mL balon jojeye konulur ve üzeri EtOH ile tamamlanır.

2.2.2. 3x10-4 M Ligand:

3𝑥10−3_{M ligand’dan 2 mL alınır 20 mL’lik balon jojeye konulur ve üzeri EtOH ile}

tamamlanır.

2.2.3. 3x10-5 M Ligand:

3x10-4 M ligand’dan 0,2 mL alınır 20 mL’lik balon jojeye konulur ve üzeri EtOH ile tamamlanır.

2.2.4. 3x10-3 M Zn:

Zn(NO3)2·6H2O’dan 0,0178 g tartıldı ve deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı.

Hazırlanan çözeltiden 0,2 mL alınarak 20 mL’ye tamamlandı ve 3x10-4

M’lık çözelti elde edildi.

2.2.5. 3x10-3 M Al:

Al(NO3)3·9H2O’dan 0,0225 g tartıldı ve deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı.

Hazırlanan çözeltiden 0,2 mL alınarak deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı ve 3x10-4

2.2.6. 3x10-3 M Ca:

Ca(NO3)2·4H2O’dan 0,0142 g tartıldı ve deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı.

Hazırlanan çözeltiden 0,2 mL alınarak deiyonize su ile 20 mL’ ye tamamlandı ve 3x10-4

M’lık çözelti elde edildi. 2.2.7. 3x10-3 M Mn:

Mn(NO3)2·4H2O’dan 0,0151 g tartıldı ve deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı.

Hazırlanan çözeltiden 0,2 mL alınarak deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı ve 3x10-4

M’lık çözelti elde edildi. 2.2.8. 3x10-3 M Fe:

Fe(NO3)3·9H2O’dan 0,0242 g tartıldı ve deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı.

Hazırlanan çözeltiden 0,2 mL alınarak deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı ve 3x10-4

M’lık çözelti elde edildi. 2.2.9. 3x10-3 M Pb:

Pb(NO3)2’den 0,0199 g tartıldı ve deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı. Hazırlanan

çözeltiden 0,2 mL alınarak deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı ve 3x10-4

M’lık çözelti elde edildi.

2.2.10. 3x10-3 M Mg:

Mg(NO3)2·6H2O’dan 0,0154 g tartıldı ve deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı.

Hazırlanan çözeltiden 0,2 mL alınarak deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı ve3x10-4

M’lık çözelti elde edildi. 2.2.11. 3x10-3 M Co:

Co(NO3)2·6H2O’dan 0,0175 g tartıldı ve deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı.

Hazırlanan çözeltiden 0,2 mL alınarak deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı ve 3x10-4

M’lık çözelti elde edildi. 2.2.12. 3x10-3 M Cr:

Cr(NO3)3·9H2O’dan 0,0240 g tartıldı ve deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı.

Hazırlanan çözeltiden 0,2 mL alınarak deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı ve3x10-4

2.2.13. 3x10-3 M Cu:

Cu(NO3)2·3H2O’dan 0,0145 g tartıldı ve deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı.

Hazırlanan çözeltiden 0,2 mL alınarak deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı ve 3x10-4

M’lık çözelti elde edildi. 2.2.14. 3x10-3 M Ni:

Ni(NO3)2·6H2O’dan 0,0174 g tartıldı ve deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı.

Hazırlanan çözeltiden 0,2 mL alınarak deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı ve 3x10-4

M’lık çözelti elde edildi. 2.2.15. 3x10-3 M Cd:

Cd(NO3)2·4H2O’dan 0,0185 g tartıldı ve deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı.

Hazırlanan çözeltiden 0,2 mL alınarak deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı ve 3x10-4

M’lık çözelti elde edildi. 2.2.16. 3x10-3 M Hg:

Hg(NO3)2·H2O’dan 0,0204 g tartıldı ve deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı.

Hazırlanan çözeltiden 0,2 mL alınarak deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı ve 3x10-4

M’lık çözelti elde edildi. 2.2.17. 3x10-3 M Na:

NaNO3’tan 0.0051 g tartıldı ve deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı. Hazırlanan

çözeltiden 0,2 mL alınarak deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı ve 3x10-4

M’lık çözelti elde edildi.

2.2.18. 3x10-3 M K:

KNO3’ten 0.0060 g tartıldı ve deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı. Hazırlanan

çözeltiden 0,2 mL alınarak deiyonize su ile 20 mL’ye tamamlandı ve 3x10-4

M’lık çözelti elde edildi.

2.3. LİGAND-METAL KARIŞIMLARININ HAZIRLANMASI

Sentezlenen Schiff bazının etanol ile 310-3 M’lık stok çözeltileri hazırlandı. Floresans ölçümlerinde kullanılmak üzere stok çözeltilerden, etanol ile uygun seyreltmeler

yapılarak, 310-4 ve 310-5 M’lık çözeltiler hazırlandı. Her bir metal tuzunun gerekli miktarda tartılması ve ayrı ayrı deiyonize su içinde çözülmesi ile 310-3 ve 310-4 M’lık çözeltiler elde edildi. Bu çalışmada kullanılan kurşun (II), krom (III), mangan (II), kobalt (II), nikel (II), bakır (II), demir (III), kadmiyum (II), cıva (II), magnezyum (II), kalsiyum (II), potasyum (I), sodyum (I), çinko (II) ve alüminyum (III) metallerinin nitrat tuzları Merck firmasından temin edildi.

Floresans ölçümü için her bir metalin 310-3 M'lık çözeltisi farklı kaplarda 310-5 M’lık Schiff bazı çözeltisi ile eşit hacimde karıştırıldı. Tanık deney çözeltisi olarak metal yerine ligand ile 1:1 oranında su karıştırıldı. Hazırlanan metal+ligand çözeltileri spektrofotometrenin kuartz küvetlerine aktarıldı. Spektrumlar ligand ve metal karıştırıldıktan 20 dakika sonra alındı. Ligand+metal kompleks moleküllerine ait uyarılma (Ex) ve emisyon (Em) dalgaboyları bilinmediğinden öncelikle bu dalgaboylarını tespit edebilmek için spektrofotometrede dalgaboyu taraması yapıldı. Bunun için her bir ligand+metal çözeltisine dalgaboyları 200-800 nm arasında bulunan UV ve görünür bölge ışınları gönderildi. İndirgenmiş ligandın floresans ölçümü için Zn ve Al metalinin 310-3 M'lık çözeltisi farklı kaplarda 310-5 M’lık indirgenmiş ligand çözeltisi ile eşit hacimde karıştırıldı. Bu çalışmada gerçekleştirilen floresans ölçümleri Agilent Cary Eclipse floresans spektrofotometre cihazı ile yapıldı.

Ligandın yedi farklı çözücüde çözülmesiyle çözücü etkisi çalışmaları yapıldı. Bu çalışmada çözücü olarak sırasıyla etanol, metanol, 2-propanol, aseton (AC), asetonitril (ACN), dimetilsülfoksit (DMSO) ve dimetilformamit (DMF) kullanıldı. Bu çözeltiler (310-5 M) Zn ve Al'un 310-3 M’lık sulu çözeltileri ile 1:1 oranında karıştırılarak Zn için 350 nm, Al için ise 383 nm'de floresans ölçümleri gerçekleştirildi.

Ligand konsantrasyonunun etkisini belirlemek için yapılan deneylerde Zn ve Al çözeltilerinin konsantrasyonları 310-3 M olarak sabit tutuldu. Ligand çözeltileri ise 310-3, 310-4 ve 310-5 M olacak şekilde hazırlandı. Ligand çözeltileri ile Zn ve Al çözeltileri 1:1 oranında karıştırıldı. Zn+ligand karışımlarının 350 nm, Al+ligand karışımlarının ise 383 nm uyarma dalga boylarında floresans şiddetleri ölçüldü.

Floresans cevap zamanı ve kararlılık çalışması için ligand konsantrasyonu 310-4 M ve Zn ile Al çözeltilerinin konsantrasyonları ise sırasıyla 310-4 M ve 310-3 M olarak alındı. Bu çözeltiler ligand çözeltisi ile 1:1 oranında karıştırıldıktan sonra belirli zaman

aralıklarında Zn için 350 nm ve Al için 383 nm uyarma dalga boylarında floresans şiddetleri belirlenerek zamana karşı grafiği çizildi.

Girişim etkisi deneylerinde öncelikle eşdeğer konsantrasyonlarda Zn+çeşitli metal çözeltileri ve Al+çeşitli metal çözeltileri hazırlandı ve bu çözeltiler 310-4 M' lık ligand çözeltisi ile 1:1 oranında karıştırıldı. Bu şekilde elde edilen herbir ligand+Zn+metal karışımının 350 nm, ligand+Al+metal karışımının ise 383 nm uyarma dalga boyunda floresans şiddetleri ölçüldü.

3.BULGULAR VE TARTIŞMA

3.1. 1,4-LİGAND GENEL TARAMA SPEKTRUMLARI

Şekil 3.1. (a) 1,4-Ligand uyarılma (b) 1,4-Ligand floresans (c) 1,4-Ligand+Su floresans spektrumları.

Şekil 3.1 (a) ve (b)’de ligandın etanolde hazırlanmış 310-5 M’lık çözeltisinin uyarılma ve emisyon spektrumları görülmektedir. Uyarılma spektrumunda üç adet band gözlenmektedir. Bilindiği üzere izole edilmiş benzen halkasının uyarılma spektrumunda π-π* geçişlerine ait üç adet karakteristik band bulunmaktadır. Bu bandlar 184 nm (E1) ve 202 nm (E2) de görülen iki adet primer, yaklaşık 255 nm (B) de ortaya çıkan bir adet sekonder banddır. Substitusyon, benzende bu bandların kırmızıya kaymasına neden olur [26], [27]. Bu nedenle, Şekil 1.10 (a)'da 237 nm ve 270 nm'de görülen iki band, molekülde bulunan aromatik yapıların E2 ve B olarak adlandırılan π-π* geçişlerine aittir. E1 bandı, muhtemelen, 200 nm'den daha kısa bir dalgaboyuna kaydığı için spektrumda görülmemektedir. Uyarılma spektrumunda 355 nm'de ortaya çıkan band ise azometin olarak adlandırılan C=N grubunun π-π* geçişine aittir. Bunun yanında, Şekil 3.1 (b)'de yer alan ligandın emisyon spektrumunda sadece 445 nm'de oldukça zayıf tek bir emisyon bandı bulunmaktadır. Uyarılma spektrumunda görülen ve yukarıda tanımlanan her üç uyarılma dalgaboyu sadece bu floresans bandının ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Şekil 3.1 (b)'de gözlenen bu bandın bu derecede zayıf olması ligandın floresans veriminin çok küçük olması anlamına gelmektedir. Şekil 3.1 (c)'de ise ligandın etanolde hazırlanmış çözeltisine 1:1 oranında deiyonize su ilave edilmesi ile hazırlanan karışımın emisyon spektrumu verilmiştir. Şekilde görüldüğü gibi ligandın etanollü çözeltisi için 445 nm'de gözlenen zayıf emisyon şiddeti neredeyse tamamen sönümlenmiştir.

3.2. İNDİRGENMİŞ 1,4-LİGAND'IN GENEL TARAMA SPEKTRUMLARI

Şekil 3.2. İndirgenmiş ligand ve Zn2+

İndirgenmiş Schiff bazının diğer metal iyonlarına karşı floresans cevap vermeyeceği belli olduğundan sadece indirgenmiş ligandın Zn2+

ve Al3+ iyonlarına karşı floresans cevabı incelenmiştir.

Şekil 3.3. İndirgenmiş ligand ve Al3+

karışımının floresans spektrumu. Şekil 3.2 ve 3.3'teki indirgenmiş Schiff bazı ile Zn2+

ve Al3+ karışımlarının spektrumlarında herhangi bir floresans şiddeti görülmemektedir. Bu beklediğimiz bir sonuçtur. Bu durum, ligandda bulunan imin bağının (C=N) gerek ligandın gerek kompleksin floresans özellik göstermesinde etkin olduğunu ortaya koymaktadır. Diğer bir değişle bu imin bağının indirgenmesi floresans özelliğin ortadan kalkmasına sebep olmuştur. Literatürde Schiff bazının ve Schiff bazı komplekslerinin floresans özellik göstermesinde imin bağına ait uyarılmanın etkin olduğu belirtilmiştir [28]-[30]. Bu çalışmada da bunu destekleyen bir sonuç elde edilmiş ve indirgenmiş Schiff bazının herhangi bir metal ile floresans özellik gösteren bir kompleks veya karışım oluşturamadığı gözlenmiştir. Bu nedenle, tez çalışmasına sadece 1,4-Ligand ile devam edilmiştir.

3.3. 1,4-LİGAND VE METAL KARIŞIMI SPEKTRUMLARI

Şekil 3.4. Ligand ve çeşitli metal çözeltilerinin karışımları için elde edilen floresans spektrumları.

Şekilde görüldüğü gibi ligandın etanollü çözeltisi için 445 nm'de görülen zayıf emisyon şiddeti neredeyse tamamen sönümlenmiştir. Metaller için yapılacak spektrum taramalarında ligand çözeltisinin metallerin sulu çözeltileri ile karıştırılacağı düşünüldüğünde ligandın taramalarda herhangi bir girişim yapmayacağı anlaşılmaktadır. Bu durum Şekil 3.4’de görülmektedir. Ligand ile şelat oluşturabilecek metallerin floresans verimini artırması beklendiği için çeşitli sulu metal çözeltileri (310-3 M) ligand çözeltileri (310-5 M) ile ayrı ayrı 1:1 oranında karıştırılmıştır. Spektrumlar ligand ve metal karıştırıldıktan 20 dakika sonra alınmıştır. Şekil 3.4’de Pb2+, Cr3+, Mn2+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Fe3+, Cd2+, Hg2+, Mg2+, Ca2+, K+ ve Na+ ile hazırlanmış kompleks çözeltilerinde emisyon şiddetlerinin çok düşük olduğu hatta bazı metaller için neredeyse sıfır olduğu gözlenmektedir. Buna karşılık Zn2+

ve Al3+ çözeltileri ile ligand çözeltisi karışımlarının farklı dalga boylarında emisyon yaptıkları görülmektedir. Şekil 3.4’de anlaşılacağı üzere ligand sadece bu iki metale karşı floresans duyarlılığı göstermektedir. Ayrıca Zn2+

ve Al3+ için farklı dalga boylarında emisyon şiddeti gözlenmesi bu iki metalin aynı ortamda girişimsiz olarak ayrı ayrı spektroflorimetrik olarak tayin edilebileceğini düşündürmektedir.

3.4. “1,4-LİGAND-AL” KARIŞIMI İÇİN UYARILMA VE EMİSYON TARAMASI

Şekil 3.5. (a) 1,4-Ligand+Al floresans (b) 1.4-Ligand+Al uyarılma spektrumları. Şekil 3.5 (a)’da floresans spektrumunda 1.4-ligand+Al karışımının 487 nm'de yaklaşık 130 birimlik, emisyon şiddeti verdiği gözlenmektedir. Bununla birlikte, şekil 3.5 (b)’de 1,4-ligand+Al karışımı için uyarma spektrumunda 270 ve 383 nm'de iki band bulunmaktadır. Al için 383 nm dalga boyu kullanılırsa ligandın florimetrik olarak seçiciliğinin artacağı söylenebilir.

3.5. “1,4-LİGAND-ZN” KARIŞIMI İÇİN UYARILMA VE EMİSYON TARAMASI

Şekil 3.6. (a) 1,4-Ligand+Zn floresans (b) 1,4-Ligand+ Zn uyarılma spektrumları. Şekil 3.6 (a)’da floresans spektrumunda 1,4-ligand+Zn karışımının 442 nm'de yaklaşık 155 birimlik emisyon şiddeti verdiği gözlenmektedir. Bununla birlikte, şekil 3.6 (b)’de 1,4-ligand+Zn karışımının uyarma spektrumunda ise 240, 268 ve 350 nm'de üç band bulunmaktadır. Zn için 350 nm dalga boyu kullanılırsa ligandın florimetrik olarak seçiciliğinin artacağı söylenebilir.

Spektroflorimetrik olarak bulunan bu sonuçlar Şekil 3.7’de UV lamba altında 365 nm’ de alınan görüntüler ile de desteklenmektedir. Şekilden görüleceği üzere UV lamba altında sadece ligand+Zn ve ligand+Al karışımlarında floresans ışıması gözlenmektedir.

Şekil 3.7 Ligand çözeltisi ile elde edilen farklı karışımların UV lamba altındaki görüntüleri.

3.6. “1,4-LİGAND-AL” KARIŞIMI VE “1,4-LİGAND-ZN” KARIŞIMI İÇİN ÇÖZÜCÜ ETKİSİ İNCELENMESİ

Şekil 3.8’de ligandın farklı çözücülerde çözünmesiyle elde edilen 310-5 M’lık çözeltilerin Zn ve Al'un sulu çözeltileri (310-3 M) 1:1 oranda karıştırılması sonucu elde edilen floresans şiddetleri verilmiştir.

Şekil 3.8’de görüldüğü gibi 1,4-Ligand+Zn karışımı için en yüksek floresans şiddetleri etanol, 2-propanol ve aseton; 1,4-Ligand+Al karışımı için ise en yüksek floresans şiddeti etanol ve DMSO çözücü ortamlarında gözlenmiştir ancak bu çözücülerde tespit edilen floresans şiddetleri arasında çok büyük fark bulunmamaktadır. Dolayısıyla çevre dostu, ucuz ve kolay bulunabilir olduğu için bundan sonraki deneylerde ligand çözücüsü olarak etanol kullanılmıştır.

Şekil 3.8. Farklı çözücülerin floresans şiddetine etkisi (1) Etanol (2) Metanol (3) 2 Propanol (4) Aseton (5) Asetonitril (6) DMSO (7) DMF.

3.7. “1,4-LİGAND-AL” KARIŞIMI VE “1,4-LİGAND-ZN” KARIŞIMI İÇİN KONSANTRASYON ETKİSİ

Şekil 3.9. Farklı konsantarsonlardaki ligandın (a) Zn (b) Al ile oluşturduğu karışımların floresans şiddetleri.

Ligand konsantrasyonunun etkisini tespit edebilmek için ligand+metal karışımlarında Zn ve Al çözeltilerinin konsantrasyonu 1,510-3 M'da sabit tutularak farklı ligand konsantrasyonları denenmiştir. Şekil 3.9 (a)'da görüldüğü üzere en yüksek floresans şiddeti 1,510-4 M ligand ile 1,510-3 M Zn çözeltilerinin karışımından elde edilmiştir.

Ligand konsantrasyonu 1,510-5 ve 1,510-3 M olduğunda floresans şiddetlerinin düştüğü görülmektedir. 1,510-5 M ligand içeren karışımda ligand konsantrasyonu düşük olduğu için yeteri konpleks oluşmadığı dolayısıyla meydana gelen az miktarda kompleksin floresans şiddetinin düşük olacağı açıktır. 1,510-3 M gibi yüksek konsantrasyondaki ligand+Zn karışımlarında dimerik, oligomerik ve hatta polimerik yapıların oluştuğu [31] ve bu yüzden floresans sönümlenmesi meydana geldiği düşünülmektedir. Şekil 3.9 (a)'da bu konsantrasyon için gözlenen dalga boyundaki kırmızıya kaymanın da bu tarz bir yapı oluşturduğuna dair fikri desteklemektedir. Şekil 3.9 (b)'de ise farklı ligand konsantrasyonları ile 1,510-3 M Al karışımlarına ait floresans şiddetleri görülmektedir. Şekil 3.9 (b)'den de görüldüğü üzere ligand konsantrasyonu arttıkça floresans şiddeti de artmaktadır. En yüksek floresans şiddeti Zn'dan farklı olarak 1,510-3 M ligand ile 1,510-3 M Al karışımından elde edilmiştir, hatta floresans şiddeti cihazın üst tayin sınırı olan 1000 a.u. değerinin bile üzerine çıkmıştır. Bu durum ligand ile Al'un farklı stokiyometri ile bağlandığı ile açıklanabilir. Karşılaşılan bu durumdan dolayı pik şiddeti doğru bir şekilde belirlenemediğinden Al'un kantitatif tayininde 1,510-3 M ligand konsantrayonu kullanmak uygun değildir. 1,510-5 M ligand konsantrasyonunda en düşük floresans şiddeti gözlendiği için çalışmanın devamında en uygun ligand konsantrasyonu olarak 1,510-4 M alınmıştır. Ligand konsantrasyonu etkisinin cihaz ile belirlenen bu bulguları aynı zamanda 365 nm’lik UV lamba altında alınan görüntüler aşağıdaki şekil ile desteklenmektedir.

Şekil 3.10. Farklı konsantrasyonlardaki ligand çözeltileri ile sabit konsantrasyondaki Al ve Zn karışımlarının UV lamba altındaki görüntüleri.

3.8. “1,4-LİGAND-AL” VE “1,4-LİGAND-ZN” KARIŞIMLARININ ZAMANA KARŞI ŞİDDET DEĞİŞİMİN İNCELENMESİ

Şekil 3.11. (a) 1,4-Ligand+Zn (b) 1,4-Ligand+Al için floresans cevap zamanı grafikleri.

Bu çalışmada floresans cevap zamanı, ligand çözeltisi ile metal çözeltilerinin karıştırıldıktan sonra floresans şiddetlerinin yaklaşık olarak sabit kaldığı süreyi tanımlamak için kullanılmıştır. Bu süre aynı zamanda ligand ile metal iyonları arasında meydana gelen reaksiyonların dengeye ulaştığı noktadır. Kararlılık ise belirlenen bu noktadan sonra oluşan yapının bozulmadan ve floresans şiddeti değişmeden ne kadar süre geçtiği ile belirlenmiştir.

Şekil 3.11 (a)'da görüldüğü üzere 1,4-ligand+Zn karışımı için en yüksek floresans şiddetine 40. dakikada ulaşılmış ve gözlenen bu şiddette 120. dakikaya kadar kayda değer bir değişim olmamıştır.

Şekil 3.11 (b)'de görülen 1,4-ligand+Al karışımının grafiğinde ise en yüksek floresans şiddeti 20. dakikada gözlenmiştir ve 120. dakikaya kadar floresans şiddeti yaklaşık olarak sabit kalmıştır. Elde edilen bu verilere göre ligandın Al ile verdiği reaksiyonun Zn'ya göre daha hızlı dengeye ulaştığı anlaşılmaktadır. Bu nedenle çalışmanın devamında ligand+Zn karışımı oluşturulduktan 40 dakika, 1,4-ligand+Al karışımı için ise 20 dakika sonra floresans ölçümleri alınmıştır.

3.9. “1,4-LİGAND-AL” KARIŞIMI VE “1,4-LİGAND-ZN” KARIŞIMININ pH DEĞİŞİMİNE KARŞI FLORESANSININ İNCELENMESİ

Fotolüminesans özellik gösteren bileşiklerin floresans ve fosforesans şiddetleri asidik veya bazik ortamda pH’a bağlı olarak farklılık göstermektedir. Hazırlanan 3𝑥10−4 _M

1,4-Ligand ve 3𝑥10−3 _{M Al(NO}

3)3 çözeltilerinden alındı ve 1:1 oranında karıştırıldı. Bu

çözeltiler belirli pH aralıklarına getirildi ve 20 dk beklendikten sonra floresans şiddetleri ölçüldü. Uyarılma dalga boyu en iyi şiddeti alabilmek için 383 nm olarak ayarlandı.

Şekil 3.12. “1,4-Ligand+Al” karşımının pH değişimine karşı floresans şiddeti. Şekil 3.12’de görüldüğü gibi çözelti pH 5 olduğunda maksimum floresans şiddetini göstermektedir. Bu aslında doğal numunelerde alüminyumun pH’nın ayarlanması

0 20 40 60 80 100 120 0 1 2 3 4 5 6 7 F lores an s Ş idd eti pH

Al

gerekliliğini ortaya çıkartmış gibi görünmektedir ancak Al(NO3)3 çözeltisi suda

çözüldüğü zaman pH 5- 5.5 arası olduğu görülmektedir. Bunun sebebi de alüminyumun Lewis asidi olmasıdır. Dolayısıyla alüminyum çözeltileri hafif asidiktir o nedenle de herhangi bir pH ayarlaması yapmadan alüminyumun tayini yapılabilmesinin önü açılmıştır. pH 5’ten sonra ise floresans şiddetinde düşme gözlenmektedir. Bu düşüşün sebebi hidrolizin başlaması ve Al(OH)3’ in çökmesidir. Bu da kh=1,4𝑥10−5 (pkh

yaklaşık olarak 5’tir) değerinden anlaşılmaktadır.

Şekil 3.13. “1,4-Ligand+Zn” karşımının pH değişimine karşı floresans şiddeti. Hazırlanan 3𝑥10−4_{M 1,4-Ligand ve 3𝑥10}−3_{M Zn(NO}

3)2 çözeltilerinden alındı ve 1:1

oranında karıştırıldı. Bu çözeltiler belirli pH aralıklarına getirildi ve 40 dk beklendikten sonra floresans şiddetleri ölçüldü. Uyarılma dalga boyu en iyi şiddeti alabilmek için 350 nm olarak ayarlandı.

Şekil 3.13’de görüldüğü gibi çözelti pH 7 olduğunda maksimum floresans şiddetini göstermektedir. Böylece çinko iyonu içinde herhangi bir pH ayarlaması yapılmadan su ve kan gibi numunelerinden örnek alınıp inceleme yapılabilmesinin önü açılmıştır. pH 7’den sonra floresans şiddetindeki düşmenin sebebi de çinko iyonlarının Zn(OH)2 halinde

çökmesi olarak ön görülmüştür [28].

Her iki şekilde de görüldüğü gibi pH 5 ve daha asidik bölgelerde ligand-metal karışımlarının floresans özelliğinin kaybolduğu görülmektedir. Bunun nedeni imin bağındaki azotun protonlanması ve Schiff bazının hidrolize uğrayarak parçalanmasıdır.

-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 2 4 6 8 10 12 F lores an s Ş idd eti pH

Zn

3.10. “1,4-LİGAND-AL” KARIŞIMI VE “1,4-LİGAND-ZN” KARIŞIMINA DİĞER METALLERİN GİRİŞİM ETKİSİ

Şekil 3.14. (a) 1,4-Ligand+Zn (b) 1,4-Ligand+Al karışımlarının floresans şiddetleri üzerine çeşitli metallerin etkisi.

Bu çalışmada kullandığımız ligandın diğer metal iyonları yanında Zn2+

ve Al3+ iyonlarına duyarlılığının ne oranda değiştiğinin belirlenmesi amacıyla girişim etkisi deneyleri yapılmıştır. Şekil 3.14 (a)'dan da anlaşılacağı üzere Al3+

, Cu2+, Fe3+ ve Cr3+ iyonlarının varlığında 1,4-ligand+Zn karışımının floresans şiddetinin oldukça düştüğü görülmektedir. Bunun yanında Pb2+

, Co2+, Hg2+ ve Ni2+ iyonlarının da floresans şiddetini negatif yönde bir miktar etkilediği tespit edilmiştir.

Şekil 3.14 (b) 1,4-ligand+Al karışımının floresans şiddetine Hg2+

, Fe3+ ve Cu2+ iyonlarının ciddi bir negatif etkisi olduğunu göstermektedir, ayrıca Cr3+

iyonunun da az miktarda bir negatif etkisi bulunmaktadır. Bununla birlikte diğer metal iyonlarının ise girişim etkisi göstermediği açıkça görülmektedir.

Girişim yapan Cu2+

, Fe3+,Cr3+, Ni2+,Co2+ iyonlarının 1,4-ligand+Zn ve 1,4-ligand+Al karışımlarında floresans şiddetlerini düşürmesi, bu iyonların Zn ve Al iyonlarına göre liganda karşı ilgilerinin daha fazla olması ve meydana gelen yapının uyarılması sonucu ışımasız durulmayı tercih etmeleri ile açıklanabilir. Şekil 3.4’de de görüldüğü üzere bu metallerin ligand ile oluşturduğu yapıların floresans şiddetleri çok düşüktür, bunun nedeni de kısmen dolu d orbitalleridir [18], [32], [33]. Bu iyonlar, ligand ile reaksiyon vermeleri bakımından Zn2+

ve Al3+ ile yarıştığından dolayı floresans şiddetlerinde düşüş gözlenmektedir. Atom ağırlığı yüksek olan Hg2+

ve Pb2+ gibi ağır metal iyonlarının floresans sönümleme etkisi bu iyonların spin orbital eşleşme sabitinin yüksek olmasından kaynaklanmaktadır. Yüksek spin orbital eşleşme sabitinin triplet hali stabilize etmesiyle uyarılmış halin daha uzun ömürlü olduğu ve dolayısıyla da temel hale dönüşün ışımasız olarak gerçekleştiği ileri sürülmüştür [34].

3.11. “1,4-LİGAND-ZN” KARIŞIMINA AİT KALİBRASYON ÇALIŞMASI

Şekil 3.15. 1,4-Ligand-Zn karışımına ait kalibrasyon eğrisi.

Yapılan çalışmada lineer bir kalibrasyon eğrisi elde edilememiştir. Bazı noktalarda ligand ile metal arasında bağlanma gözlemlenmiştir ama doğrusal bir şekilde devam etmemiştir. Bu nedenle de analitik parametreler belirlenememiştir. Ancak kalitatif olarak tayini mümkündür.

4. SONUÇLAR VE ÖNERİLER

Bu çalışma, ONNO tipi bir Schiff bazı Bis-N,N'(salisiliden)-1,4-bütandiamin (1,4-Ligand) ve indirgenmiş türevinin Al3+ iyonuna karşı floresans duyarlılığının incelenmesi amacıyla planlanmıştır. Bunun için ilk olarak, 1,4-Ligandın çeşitli metal iyonlarına karşı gösterdiği floresans cevapları incelenmiştir. Buna göre, 1,4-Ligand'ın Al3+ ve Zn2+ iyonlarına karşı floresans duyarlılığı olduğu görülmüştür. Buna karşılık, indirgenmiş türevinin Zn ve Al dahil çalışılan hiçbir metal iyonu ile floresans cevabı vermediği tespit edilmiştir. Bu nedenlerden dolayı, metot 1,4-Ligand ile Al ve Zn'nin florometrik tayini için optimize edilmiş, en uygun pH, çözücü, ligand konsantrasyonu, floresans cevap zamanı ve kararlılık belirlenmiştir. Optimize edilmiş bu şartlar altında diğer iyonların girişim etkileri incelendiğinde Al3+

, Cu2+, Fe3+ ve Cr3+ iyonlarının Zn2+, Hg2+, Fe3+ ve Cu2+ iyonlarının ise Al3+ tayininde girişim etkisi gösterdikleri gözlenmiştir. Lineer bir kalibrasyon eğrisi elde dilememiştir. Ancak kalitatif tayin mümkündür. Bununla ilgili çalışmalar devam etmektedir.

Bundan sonraki çalışmalarda, bu ligandın seçici olarak Zn2+

ve Al3+ iyonlarının tayininde kullanılabilmesi için bazı düzenlemeler yapılması gerekecektir. Öncelikle, her iki metal iyonunun tayininde de girişim yapan iyonların ortamdan uzaklaştırılması gerekmektedir. Bu girişimlerin giderilmesinden sonra yeni kalibrasyon eğrileri çizilmeli ve analitik parametreler belirlenmelidir. Muhtemelen ortaya çıkabilecek dar çalışma aralığının genişlemesini sağlayabilecek ligandların tasarlanmasıyla bu metodun daha da geliştirilebileceği düşünülmektedir.

KAYNAKLAR

[1] A. E. Martell and M. Calvin, “Die Chemie der Metallchelat Verbindungen,”

Verlag Chemie, vol. 71, pp. 576, 1958.

[2] A. Pfeiffer, “Tricyclische Orthokondensierte Nebenvalevzringe,” Liebigs Annalen

der Chemie, vol. 492, pp. 81-127, 1932.

[3] Ü. Ergun, “ONO ve ONNO tipindeki Schiff bazlarının geçiş metalleri komplekslerinin termal bozunma tepkimelerinde kinetik parametrelerin belirlenmesi ve bazı koordinasyon bağ enerjilerinin hesaplanması,” Doktora Tezi, Kimya Bölümü, Ankara Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2009.

[4] N. Birbiçer, “Suda çözünülebilir boyar maddelerin metal komplekslerinin sentezi ve boyar madde özelliklerinin incelenmesi,” Doktora Tezi, Kimya Bölümü, Çukurova Üniversitesi, Adana, Türkiye, 1998.

[5] E. Feng, R. Lu, C. Fan, C. Zheng and S. Pu, “A fluorescent sensor for Al3+ based on a photochoromic diarylethene with a hydrazinobenzothiazole Schiff base unit,”

Tetrahedron Letters, vol. 58, pp. 1390-1394, 2017.

[6] L. Kang, Y. T. Liu, N. N. Li, Q. X. Dang, Z. Y. Xing and J. L. Lİ, "A schiff-base receptor based naphthalimide derivative: Highly selective and colorimetric fluorescent turn-on sensor for Al3+,” Journal of Luminescence, vol. 186, pp. 45-52, 2017.

[7] Y. Wang, Z. Y. Ma, D. L. Zhang, J. L. Deng, X. Chen, C. Z. Xie, X. Qiao, Q. Z. Li and J. Y. Xu, “Highly selective and sensitive turn-on fluorescent sensor for detection of Al3+ based on quinoline-base Schiff base,” Spectrochimica Acta Part

A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, vol. 195, pp. 157-164, 2018.

[8] M. Kumar, A. Kumar, M. S. Faizi, S. Kumar, M. K. Singh, S. K. Sahu, S. Kishor and R. P. John, “A selective ‘turn-on’ fluorescent chemosensor for detection of Al3+ in aqueous medium: Experimental and theoretical studies,” Sensors and

Actuators B: Chemical, vol. 260, pp. 888-899, 2018.

[9] L. Wang, H. Li and D. Cao, “A new photoresponsive coumarin-derived Schiff base: Chemosensor selectively for Al3+ and Fe3+ and fluorescence “turn-on” under room light,” Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 181, pp. 749-755, 2013. [10] S. B. Gündüz, S. Küçükkolbaşı, O. Atakol ve E. Kılıç, “Spectrofluorimetric

determination of trace aluminum in diluted hemodialysis solutions,”

Spectrochimica Acta Part A, vol. 61, pp. 913-921, 2005.

[11] V. K. Gupta, A. K. Singh and L. K. Kumuat, “Thiazole Schiff base ‘turn-on’ fluorescent chemosensor for Al3+ ion,”, Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 195, pp. 98-108, 2014.