Işıkla tetiklenen ters elektron gereksinimli Diels-Alder reaksiyonu ile tek zincir polimer nanoparçacıkların hazırlanması

Abstract

Doğadan alınan ilham kimya alanının gelişmesinde büyük bir rol oynamaktadır. Son yıllarda öne çıkan tek zincir polimer nanoparçacıklar (SCNP) da proteinlerin katlanıp düzenlenmesinden ilham alınarak geliştirilmiştir. Tek zincir polimer nanoparçacıklar, tek bir polimer zincirinin özgün bir şekilde katlanması ve çapraz bağlanması sonucu ortaya çıkan nano ölçekli yapıları ifade etmektedir. Bu katlanma, proteinlerin hidrojen bağları ile katlanmasına benzemektedir, ancak polimerlerin katlanması için radikal kenetlenme, metal ligasyonu, click kimyası, supramoleküler etkileşimler gibi birçok kovalent, dinamik kovalent ve kovalent olmayan çapraz bağlanma yöntemleri kullanılmaktadır. Bu reaksiyonlar içinde, özellikle ılımlı koşullarda yüksek verimlilikle kovalent bağlar oluşturan click kimyası dikkat çekmektedir. Click kimyası başlığı altında siklokatılma, nükleofilik halka açılma, karbon-karbon çoklu bağlara katılma ve aldol olmayan karbonil bileşiklerinin reaksiyonları vardır. Siklokatılma reaksiyonlarının bir örneği olan ters elektron gereksinimli Diels-Alder (IEDDA) reaksiyonu elektronca zengin bir dienofil ve elektronca fakir bir konjuge dien arasında meydana gelen önemli bir [4+2] katılma reaksiyonudur. Genellikle 1,2,4,5-tetrazinler ve olefinler arasında gerçekleşen IEDDA reaksiyonunun biyoortogonal olması, hızlı kinetiğe ve yüksek verimliliğe sahip olması gibi avantajları bulunmaktadır. Işıkla tetiklenen ters elektron gereksinimli Diels-Alder (foto-IEDDA) reaksiyonlarında ise geleneksel IEDDA reaksiyonları ışıkla kontrol edilebilmektedir. Dihidtrotetrazin (dHTz) molekülleri IEDDA reaksiyonu için inaktifken bir fotooksidan varlığında ışık ile uyarıldığında yükseltgenerek tetrazin (Tz) molekülüne dönüşmekte ve IEDDA reaksiyonu için reaktif hale gelmektedir. Bu tez kapsamında, polimer üzerinde bulunan 6-(6-(piridin-2-il)-1,4-dihidro 1,2,4,5-tetrazin-3-il) piridin-3-amin (PPA-dHTz) ve norbornen (Nb) grupları arasında in situ olarak gerçekleşen foto-IEDDA reaksiyonu kullanılarak molekül içi çapraz bağlı nanoparçacıkların hazırlanması için yeni bir strateji geliştirilmiştir. İlk olarak, 4-okso-4-((6-(6-(piridin-2-il)-1,2,4,5 tetrazin-3-il)piridin-3 il)amino)bütanoik asit (PPA-dHTz-COOH) sentezlenmiştir, ardından poli(metil metakrilat-ko-hidroksietil metakrilat) P(MMA-ko-HEMA), tersinir katılma ayrılma zincir-transfer polimerizasyonu (RAFT) kullanılarak sentezlenmiştir. Daha sonra, PPA-dHTz-COOH ve bisiklo[2,2,1]hept-5-en-2-karboksilik asit (Nb-COOH), esterifikasyon reaksiyonu yoluyla polimerin yan zincirlerine bağlanmıştır. Son olarak, SCNP'leri hazırlamak için öncü polimer, P(MMA-ko-HEMA)-g-PPA-dHTz/Nb, çözeltisi metilen mavisi (8μM) varlığında etanol içerisinde 0,5 mg/mL konsantrasyonda hazırlanmıştır. Polimer, kırmızı lazer ile (λ=680nm, 0,3W/cm2) uyarılmış ve dihidrotetrazinlerin tetrazine oksidasyonu UV-Vis spektrofotometresi ile takip edilmiştir. Bu tez kapsamında, sentezlenen bileşikler, nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi, jel geçirgenlik kromatografisi (GPC) ve kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) ile karakterize edilmiştir. Hazırlanan SCNP'lerin termal davranışlarını incelemek için diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), boyut analizleri için dinamik ışık saçılım (DLS) ve morfolojik yapılarını incelemek için taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre SCNP'ler başarıyla hazırlanmıştır.