Kumarin temelli silisyum ftalosiyanin türevlerinin sentezi ve bazı özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Ftalosiyaninler, 18 π elektron sistemine sahip, aromatik ve düzlemsel makrosiklik bileşiklerdir. Yüksek kimyasal ve termal kararlılıkları, geniş absorbsiyon spektrumu ve optoelektronik özellikleri nedeniyle boya, sensör, fotodinamik terapi ve elektronik malzemeler gibi birçok alanda kullanılırlar. Ftalosiyaninlerin en büyük dezavantajlarından biri, hem sulu hem de organik çözücülerde düşük çözünürlük göstermeleridir. Bu nedenle, ftalosiyaninlerin çözünürlüğünü artırmak amacıyla benzen halkasına peripheral/ nonperiferal konumlara veya merkez metal üzerindeki aksiyal pozisyonlara uygun fonksiyonel grupların bağlanabileceği gösterilmiştir. Metalliftalosiyanin kompleksleri, görünür ışığın kırmızı bölgesinde güçlü absorbsiyon bantlarına sahip olmaları nedeniyle, fotodinamik terapi (PDT) için oldukça umut vadeden fotosensitizerler olarak değerlendirilmektedir. Yüksek triplet hal kuantum verimi, uzun triplet hal ömrü ve etkili singlet oksijen üretme kapasiteleri sayesinde bu bileşikler, fotoduyarlaştırıcı adayları olarak büyük bir potansiyele sahiptir. Bu çalışmada, kumarin türevleri ile modifiye edilmiş özgün ftalosiyanin bileşikleri sentezlenmiştir. Bu bileşiklerin DNA ile etkileşim özellikleri çeşitli deneysel yöntemlerle kapsamlı olarak araştırılmıştır. Kumarinler, benzen ve piron halkalarından oluşan planar heterosiklik yapıları sayesinde biyolojik açıdan önemli organik moleküllerdir. Bu nedenle, fotodinamik terapi amaçlı ftalosiyanin modifikasyonlarında etkili substituent olarak seçilmiştir. Sentezlenen bileşiklerin DNA’ya bağlanma kapasiteleri ve etkileşim mekanizmaları ayrıntılı şekilde incelenmiştir. Ayrıca, ışık aktivasyonu ile singlet oksijen üretimi yaparak yüksek terapötik etki gösterebileceği öngörülmüştür. Tez kapsamında, dokuz farklı kumarin türevi içeren ftalosiyaninler UV-Vis, FT-IR, 1H-NMR ve MALDI-TOF-MS gibi ileri spektroskopik tekniklerle karakterize edilmiştir. Fotofiziksel ve fotokimyasal özellikleri detaylı şekilde incelenmiştir. Son olarak, fotodinamik tedavi uygulamalarında fotosensitizer olarak etkinlikleri elde edilen analiz verilerine göre değerlendirilmiştir.

Phthalocyanines are aromatic, planar macrocyclic compounds with an 18 π-electron system. They are utilized in various fields such as dyes, sensors, photodynamic therapy, and electronic materials due to their high chemical and thermal stability, broad absorption spectrum, and optoelectronic properties. However, a major drawback of phthalocyanines is their poor solubility in both aqueous and organic solvents. To address this, it has been demonstrated that appropriate functional groups can be attached to the peripheral/ non-peripheral positions of the benzene ring or the axial positions on the central metal to enhance their solubility. Metallophthalocyanine complexes are considered highly promising photosensitizers for photodynamic therapy (PDT) due to their strong absorption bands in the red region of the visible spectrum. These compounds possess great potential as photodynamic agents owing to their high triplet state quantum yield, long triplet state lifetime, and effective singlet oxygen generation capacity. In this study, novel phthalocyanine compounds modified with coumarin derivatives were synthesized. The interaction properties of these compounds with DNA were comprehensively investigated using various experimental methods. Coumarins, possessing planar heterocyclic structures composed of benzene and pyrone rings, are biologically significant organic molecules. Therefore, they were selected as effective substituents for the modification of phthalocyanines aimed at photodynamic therapy applications. The DNA binding capacities and interaction mechanisms of the synthesized compounds were examined in detail. Furthermore, these compounds are predicted to exhibit high therapeutic efficacy by generating singlet oxygen upon light activation. Within the scope of this thesis, nine distinct coumarin-substituted phthalocyanine derivatives were comprehensively characterized by advanced spectroscopic methods, including UV-Vis, FT-IR, ¹H-NMR, and MALDI-TOF-MS. Their photophysical and photochemical properties were systematically examined in detail. Subsequently, their performance as photosensitizers in photodynamic therapy was critically evaluated based on the analytical data obtained.