Biyo bazlı 1,3-benzoksazinlerin sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

Benzoksazinler, oksazin halkasının benzen halkasıyla birleşmesiyle oluşan heterosiklik bileşiklerdir. Benzoksazinlerin bazı izomerleri, tedavi edici olarak ilaç endüstrisinde önemli bir yere sahiptir. Ayrıca polibenzoksazinler, polimer endüstrisinde yaygın olarak kullanılan epoksi, poliester ve fenolik reçineler gibi reçinelere önemli bir alternatif oluşturmaktadır. Benzoksazin reçineleri termal kararlılık, düşük su emme, yanmazlık ve sıfıra yakın hacim değişimi, kimyasal direnç ve düşük duman üretimi gibi üstün özelliklerinden dolayı otomotiv, havacılık ve elektronik endüstrilerinde kompozit ve kaplama malzemesi olarak, ayrıca yapıştırıcı ve enkapsülan olarak kullanılmaktadır. Benzoksazin halkasına farklı gruplar eklenerek kullanım alanlarına göre özellikleri değiştirilebilmektedir. Benzoksazin sentezinin kolaylığı, sentezde kullanılan başlangıç bileşiklerinin ucuz ve kolaylıkla ulaşılabilir olması nedeniyle literatürde çok çeşitli türlerde benzoksazinler bulunmaktadır. Polimer sektöründe genellikle petrol kaynaklı ham maddeler kullanılmaktadır. Yenilenemeyen fosil yakıtlardan elde edilen kimyasalların yüksek karbon emisyonu ve çeşitli şekillerde doğal yaşama zararları bulunmaktadır. Son yıllarda karşımıza çıkan atık sorunları, çevresel etkiler ile insan ve çevre sağlığına zararlı kimyasalların kullanımının hükümetler tarafından kısıtlandırılması sebebiyle polimer sektöründe sürdürülebilirlik ilkeleri benimsenmiştir. Bu gibi nedenlerden dolayı endüstride yaygın olarak kullanılan petrol bazlı ürünlerin biyo bazlı, doğada çözünebilen veya geri dönüştürülebilen alternatiflerinin geliştirilmesi popülerlik kazanmıştır. Benzoksazin sentezinde sıklıkla kullanılan kimyasallar insan sağlığına zararlıdır ve endokrin sistemini bozucu olarak kabul edilmektedir. Bu tür başlangıç maddeleri yerine yenilenebilir ham madde kaynaklı kimyasalların kullanımı üzerine çalışmalar yoğunlaşmaktadır. Bu çalışmalarda çoğunlukla bitki bazlı fenoller ile birlikte yenilenebilir aminlerin sentezi sonucunda biyo bazlı benzoksazinler elde edilmektedir. Bu tez çalışmasında, biyo bazlı fenoller kullanılarak benzoksazin sentezleri yapılması hedeflenmiştir. Tezin ilk aşamasında tepkime koşullarını belirlemek ve tepkime çözücüsünü seçmek amacıyla petrol bazlı olan fenol ve Jeff amin ile 1,3-benzoksazin sentezi yapılmıştır ve analizlerde referans olarak kullanılmıştır. Kloroform çözücüsü yapılan denemeler sonucunda en verimli sonucu vermiştir. Çalışmanın devamında, Jeff amin ile biyo bazlı fenol olarak vanilin, timol ve karvakrol kullanılarak Mannich kondenzasyon tepkimesi sonucunda biyo bazlı 1,3-benzoksazin bileşikleri başarıyla sentezlenmiştir. Bileşiklerin yapıları 1H-NMR, 13C-NMR, FT-IR gibi spektroskopik yöntemlerle kanıtlanmıştır. Ayrıca bileşiklerin DSC, TGA cihazlarıyla termal gravimetrik analizleri de yapılmıştır. Bu yöntemler sayesinde bileşiklerin, camsı geçiş ve polimerleşme sıcaklıkları, kül verimleri, aktivasyon enerjisi gibi özellikleri karşılaştırılmıştır.