Structural Investigations On Artificial Sweet Molecules By Nmr Spectroscopy And Computational Methods

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2014Tatlandırıcılara bağlı olarak artan obezite, diyabet gibi rahatsızlıklar kalorisiz veya diğer bir ifade ile şeker içermeyen yapay tatlandırıcıların sentezlenmesini tetiklemektedir. Sağlık problemlerine bağlı olarak yapılan diyetlerde bu yapay tatlandırıcılar elzem olarak kullanılmakla beraber diyet endüstrisinde de kendilerine yer bulmaktadırlar. Tez kapsamında analizi yapılan yapay tatlandırıcılar asesülfam potasyum, sodyum siklamat, sakarin, aspartam, neotam, isomalt, sukraloz ve neohesperidin dihidroçalkondur. Tez içerisinde izlenen yöntem deneysel metot ve hesapsal metot olarak iki kısımdan oluşmaktadır. Deneysel yöntemde nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopi tekniği kullanılmıştır. Hidrojen bağının daha önce çalışılan modellerde ortak özellik olmasından yola çıkılarak yapay tatlandırıcı moleküllerin su ile etkileşimleri NMR metodunun temelini oluşturmaktadır. Tezde kullanılan NMR metodu kimyasal kayma (δ), sıcaklık değişim sabiti (dδ/dT), hidroksit protonlarının ortamdaki su molekülleri ile yer değişim hız sabiti (kex), etkileşim sabiti (J) ve kimyasal kayma farkı (Δδ) gibi parametrelerden yararlanılarak dinamik özelliklerin açıklanmasına olanak sağlamaktadır. Deneysel kısımda moleküllerin sulu ortamdaki davranışlarına ek olarak siklodekstrinler ile birlikte inklüzyon kompleks oluşum eğilimleri incelenmiştir. Hesapsal yöntem yapıya katkısı olabilecek konformerlerin analizini gerçekleştirmek için uygulanmıştır. Bu amaçla yapılan NMR hesaplamaları iki aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşama molekül için uygun konformerlerin elde edilmesi, ikinci aşama da izotropik perdeleme sabitlerinin hesaplanmasıdır. Molekül için geçerli olabilecek konformerler Monte Carlo ve MMFF metodu ile elde edilmiştir. Elde edilen konformerlere tek nokta enerji hesabı yapılmış ve konformerlerin optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon basamağından sonra konformerler için GIAO metodu ile NMR hesaplamaları gerçekleştirilmiştir.Intensification of the sugar related diseases like diabetes, obesity at alarming rates results in the hunt for new non-caloric substances. Sweet taste plays a vital role for human life and, thereby, for medical concerns. Although sweet taste is important in human life, the formation of sweet taste is not known completely. This thesis is composed of experimental and computational parts. Nuclear magnetic resonance (NMR) implemented as the experimental technique in the current study is unusual and different from traditional NMR methods. Experimental method is based on contemplating the hydrogen bonding properties of artificial sweet molecules. NMR parameters such as chemical shift (δ), temperature coefficient (dδ/dT), exchange rate (kex), coupling constant (J) and chemical shift difference (Δδ) can be used to get valuable information about dynamic properties of the selected compounds. Furthermore, complexation with cyclodextrin molecules was also studied to shed light on molecular behaviors of sweet molecules in complexation mechanisms. Computational methodology was used to examine the contribution of conformers to the attainable NMR properties. At the first step of NMR calculations, a reasonable optimized geometry is needed. Monte Carlo method with MMFF calculations were carried out to obtain plausible conformers for the subject molecule and single point energy calculation has been performed on the conformers obtained from the first step. Further geometry optimizations were carried out and NMR calculations were performed with a GIAO method.Yüksek LisansM.Sc