Yakın kızılötesi bölgede Ag+, Cu2+ ve Hg2+ iyonlarının maskeleme ajanları ile ayrımsal ve hassas tespiti için ftalosiyanin tabanlı kimyasal sensörün geliştirilmesi

Abstract

Pirol halkasında iki imino hidrojen atomu ve dört diiminoizoindol birimi tarafından oluşturulan, simetrik ve merkezindeki boşlukta birçok metal iyonunu barındırabilen makro yapılı ftalosiyanine ismi ilk olarak Profesör Reginald P. Linstead tarafından, 1933 yılında verilmiştir. 1935 yılında büyük miktarda üretilmelerinin ardından her geçen gün kullanımları artan ftalosiyanin ve türevleri; indirgeme prosesleri, katalitik oksidasyon reaksiyonları, kanser tedavisinde fotodinamik terapi ajanı, fotobaşlatıcı, lineer olmayan optik materyaller ve kimyasal sensörler gibi pek çok alanda kullanılmaktadır. Uzun ömürlü olmasının yanında fotokimyasal ve fotofiziksel olarak kararlı olan ftalosiyaninler, 18-π elektronik sistemine sahip olması sebebiyle görünür bölgede şiddetli absorpsiyon ve emisyona sahiptir. Belirli özelliklere sahip farklı ligantlar ile ftalosiyaninler, periferal ve periferal olmayan konumlarından çeşitlendirilebilir. Benzer bir yaklaşım, merkezindeki metale müdahale ile oksidasyon/indirgeme potansiyeli ve akım değerleri değiştirilerek de gerçekleştirilebilir. Çevre ve insan sağlığına zararları nedeniyle ağır geçiş metallerinin tayini çok önemlidir. Bu metaller arasında; gümüş (I) (Ag+), bakır (II) (Cu2+) ve cıva (II) (Hg2+), böbrek, karaciğer, sinir sistemi vb. üzerindeki yıkıcı etkileri nedeniyle hassas tespit için en dikkat edilmesi gerekenlerdir. Tüm geçiş metalleri arasında en yüksek termal ve elektriksel iletkenliğe sahip olan gümüş, insan vücuduna mukoza zarları, gastrointestinal sistem, cilt lezyonları ve akciğerler yoluyla giriş yapabilir ve bu durum argyria olarak bilinmektedir. Alkali pillerde, mücevheratlarda, aynalarda ve elektrikli aletlerde birçok kullanımı olan gümüşe uzun süre maruziyet sonucu anemi, kalp sorunları ve enzimatik sorunlar gerçekleşmektedir. Bakır metali; borular, vanalar ve bağlantı parçalarının kaplanabilmesinde, alaşımlarda ve yüzeydeki alglerin kontrolü gibi birçok alanda yararlı işlev göstermesinin yanında, hipoglisemi, mide hastalıkları gibi insan sağlığına ve kirletici olarak çevreye ciddi derecede zararları bulunan bir ağır geçiş metalidir. Havada, toprakta ve suda bulunabilen cıva, toksisitesi nedeniyle çevre ve insan sağlığı için büyük bir tehlikedir. Klor/kostik, elektronik cihaz ve aletlerin kimyasal üretiminde kullanılması gibi avantajlarından ziyade bağışıklık sistemi, nöro sistem endokrin sistemi üzerindeki dikkat çekici toksisitesi nedeniyle cıvanın tüm ağır geçiş metalleri arasında en tehlikelisi olduğuna inanılmaktadır. Cıva vücuda girdiğinde beyinde, sinir sisteminde ve böbreklerde birçok soruna neden olabilir. Her cıva türünün farklı toksisitesi vardır, ancak nihayetinde tüm formları çevre ve insan sağlığı için sorundur. Cıva, insan vücudunun karaciğer, beyin, doku veya kemik gibi kısımlarında birikebilir. Ve bu birikim böbrek yetmezliğine, sinir sistemi sorunlarına ve hatta ölüme neden olabilir. Yukarıda belirtilen nedenlerle; bu ağır metalleri ayrımsal olarak saptamak elzemdir. Bilim insanları için uzun yıllardır Ag+, Cu2+ ve Hg2+'nın tespiti zorlu olmuştur. Atomik absorpsiyon/emisyon spektroskopisi, indüktif eşleşmiş plazma kütle spektroskopisi, elektrokimyasal yöntemler, kromatografi ve iyon seçici elektrotlar bu ağır geçiş metallerini saptamak için kullanılan birçok yöntem arasında sayılabilir. Ne yazık ki, bu geleneksel yöntemler Ag+, Cu2+ ve Hg2+'yı düşük hassasiyet ve seçicilikle tespit edebilme gibi dezavantajlarının yanında, yüksek maliyetli olması, numune hazırlama ve uygulama için zaman alması ve deneyimli bir profesyonele ihtiyaç duyması nedenleriyle oldukça zahmetlidirler. Bu nedenlerden ötürü, ağır metal tayini için hızlı ve ekonomik, algı hassasiyeti yüksek, kullanımı kolay, daha az sinyal-gürültü oranı gibi özelliklere sahip UV-Gör ve floresan gibi metotlara yüksek bir talep olduğu fark edilmiştir. Buna bağlı olarak, bu tez çalışması kapsamında UV-Gör ve floresan yöntemiyle Ag+, Cu2+ ve Hg2+ iyonlarının ayrımsal olarak analizini yapabilen, merkaptokinolin modifiyeli ftalosiyanin tabanlı yeni bir kimyasal sensör (SQZnPc) başarıyla sentezlenmiştir. Sentezlenen sensör bileşiğinin karakterizasyonu NMR, IR, MALDI-TOF gibi yöntemlerle gerçekleştirilerek yapısı aydınlatıldıktan sonra DMF çözücü ortamında Ag+, Cu2+ ve Hg2+ iyonlarının ayrımsal analizi maskeleme yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ag+, Cu2+ ve Hg2+ iyonlarının her birinin ayrı ayrı ilavesi sonucu, UV-Gör spektrumunda, ftalosiyanin ünitesine ait Q bandının (710 nm) belirgin bir şekilde azaldığı ve kaymaya uğradığı gözlemlenmiştir. Metal katyonlarını (Ag+, Cu2+, Hg2+) ayrı ayrı tespit edebilmek için literatürde EDTA, KI ve NaCl gibi maskeleme ajanları kullanılmıştır. Örneğin, Lou ve arkadaşları gibi biz de bu çalışmada EDTA kullanarak Cu2+ ve Hg2+ iyonlarını maskelemiş ve Ag+ iyonları spesifik olarak tayin etmiş bulunmaktayız. Ek olarak, Cu2+'nin seçici ve hassas tayini için KI tuzu kullanılarak Ag+ ve Hg2+ iyonları maskelenmiş ve spesifik Cu2+ tayini gerçekleştirilebilmiştir. Son olarak Hg2+'nın seçici ve hassas tayini için NaCl kullanılmış ve Ag+ ve Cu2+ iyonları maskelenebilmiştir. Böylece, UV-Gör ve floresan olmak üzere çift kanallı analiz gerçekleştiren, üç metali iyonunu (Ag+, Cu2+, Hg2+) ayrı ayrı ve hassas olarak tespit edebilen SQZnPc sensörü literatüre kazandırılmıştır.