2-pirazolin türevlerinin toz ve tek kristal X-ışını yöntemleri ile incelenmesi

Abstract

Bu tez kapsamında, biyolojik aktiviteleri ve farmakolojik özellikleri olan 2-pirazolin türevlerinin kristal yapıları belirlendi. Bu bileşikler iki grubaayrılmaktadır. Bunlardan ilki 2-pirazolin ve kinazolinon halkalarının yeraldığı moleküllerdir. Diğeri ise 1-N-substituted tiyokarbamoil- 3- fenil-5 -tienil -2-pirazolin türevleri olan moleküllerdir. Bu moleküllerin bir kısmı tekkristal çalışmaları için yeterli kalite ve büyüklükte olmakla birlikte, ikiörneğin kristalleri toz formdadır.Tek kristal çalışmaları için uygun kalitede ve büyüklükte olmayanörneklerin yapıları, yüksek çözünürlüklü sinkrotron X-ışını toz kırınımıverileri kullanılarak belirlendi. Bu amaçla toz kırınımı verileri NSRRC dekiBL01C2 laboratuvarında 12 keV enerjili sinkrotron X-ışını ile odasıcaklığında Debye Scherrer kamera tekniğiyle görüntü plakasınakaydedildi.Toz kırınımı verilerinden kristal yapının belirlenmesinde, kırınım desenininindislenerek birim hücre parametrelerinin, uzay grubunun belirlenmesi,Bragg yasasını sağlayan kırınım piklerinin birbirinden bağımsız olarak eldeedilmesi, yapı çözümü ve Rietveld arıtımı adımları izlendi. Bu tezçalışmasında bu adımların hepsinin yapılabildiği DASH paket programıkullanıldı. Toz kırınım deseninin indislenmesinde DICVOL91 veDICVOL04 otomatik indisleme programları, şiddet eldesi işleminde Pawleyalgoritması kullanıldı. Yapı çözümü aşamasında direkt uzayyöntemlerinden biri olan ve organik ve farmakolojik örnekler için başarılısonuçlar veren Tavlamaya Benzetim yöntemi kullanıldı. Bu yöntemdedeneysel toz kırınımı verilerinden bağımsız olarak incelenen molekülün üçboyutlu yapısı çizilerek model yapılar oluşturuldu. Bu model yapılardanhesaplanan toz kırınım deseni ile deneysel toz deseni arasındaki uyumunen iyi olduğu model yapı belirlendi. Yapı çözümünden elde edilen yapı iledeneysel toz kırınım deseni arasındaki Rietveld arıtımı GSAS programıkullanılarak yapıldı. Rietveld arıtımında en küçük kareler yöntemikullanılarak kristal yapı belirlendi.Tek kristal formdaki moleküllerin X-ışını verileri Enraf-Nonius CAD4difraktometresi ile toplandı. X-ışını verilerini kullanarak kristal yapınınbelirlenmesi için WinGX paket programında yer alan SHELXS97 veSHELXL97 programlarından yararlanıldı. Moleküllerdeki düzlemlerinyöneliminin incelenmesinde ve olası hidrojen bağlarının hesaplanmasındaPARST programı kullanıldı. Molekül şekilleri için ORTEP-3, birimhücredeki paketlenmeler için PLATON ve kimyasal diyagramlar içinISIS/Draw 2.4 programları kullanıldı.Bu örneklerin yapılarının belirlenmesi neticesinde moleküllerin kiralmerkezleri ve S / R isomer oldukları belirlendi.Anahtar Kelimeler: 2-pirazolin, kristal yapı analizi, toz kırınımı, SimulatedAnnealing yöntemi, sinkrotron X-ışını, direkt yöntemler, GSAS, Rietveldyöntemi, DICVOL91, DICVOL04, indisleme

In this thesis, crystal structures of 2-pyrazoline derivatives which havebiological activities and pharmacological properties were determined.These compounds can be considered in two groups. One of which hasmolecules having both 2-pyrazoline and quinazolinone rings. The othergroup has 1-N-substituted thiocarbamoil-3-phenyl-5-thienyl-2-pyrazolinederivatives. Some of the crystals of these molecules are good in qualityand size for single crystal analysis. The rest of the crystals havepolycrystalline form.The structure of the polycrystal compounds was determined using highresolution synchrotron x-ray powder diffraction data. For this aim, thepowder diffraction data was recorded on an image plate with synchrotronx-rays of 12 keV with the Debye Scherrer camera technique at roomtemperature.For the structure determination from powder diffraction data followingsteps were used; determination of the unit cell parameters, and spacegroup, intensity extraction procedure, structure solution and Rietveldrefinement. For all the above steps, the package program DASH wasused. To index the powder diffraction pattern, automatic indexing programDICVOL91 and DICVOL04, and for the pattern decomposition Pawleyalgorithm were used. For the structure solution Simulated Annealingalgorithm which is one of the direct space methods and has givensuccessful results for the organic and pharmacological samples was used.To start Simulated Annealing procedure, the three dimensional figure ofthe molecule was drawn and the powder diffraction pattern was calculated.When agreement between calculated powder diffraction pattern from trialstructures and experimental powder pattern was the best, this result wasaccepted as the model structure. Rietveld refinement betweenexperimental powder pattern and the structure was obtained using theGSAS package program. The final structure was specified using the leastsquare methods in the Rietveld refinement.X-ray data of the single crystals was collected using Enraf-Nonius CAD4diffractometer. To determine crystal structure from X-ray data the packageprogram WinGX was used. The structure solution progress was done withdirect methods within the SHELXS97 program. The refinement wasperformed using the least square methods within the SHELXL97 program.To examine the orientation of the planes and to calculate the possiblehydrogen bonds the PARST program was used. For drawing figure of themolecule, the packing within the unit cell and for drawing the chemicaldiagram ORTEP-3, PLATON, and ISIS/ Draw 2.4, programs were used.After the structure determination of these compounds, the chiral centerand S- or R-isomers of the compounds were obtained.Key Words: 2-pyrazoline, crystal structure analysis, powder diffraction,Simulated Annealing method, synchrotron X-ray, direct methods, GSAS,Rietveld method, DICVOL91, DICVOL04, indexing, extraction procedur