Siklobütan İçeren Bazı Bileşiklerin Kristal, Moleküler ve Spektroskopik Özelliklerinin Deneysel ve Teorik Yöntemlerle İncelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, sekiz adet siklobütan türevi bileşik sentezlenerek kristal yapıları X – ışınları kırınım tekniği ile belirlenirken, spektroskopik özellikleri ise Kırmızı – altı (Infrared, IR) ve Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) teknikleri ile incelenmiştir. İncelenen kristaller Fırat Üniversitesi Kimya Bölümünde sentezlenmiş ve kırınım verileri Ondokuz Mayıs Üniversitesi Fizik Bölümü Kristalografi Laboratuvarındaki STOE IPDS−II difraktometresinde toplanmıştır. Bileşiklerin IR spektrumları, Fırat Üniversitesi Kimya Bölümünde bulunan Mattson 1000 FT−IR spektrometresi ile, NMR spektrumları Atatürk Üniversitesi Kimya Bölümünde bulunan Varian AS 400 MHz spektrometresi ile alınmıştır. Bileşiklerin kristal yapıları WinGX paket programı ile kişisel bilgisayarlarda aydınlatılmıştır. Yapıların çözümü direkt yöntemler ile SHELXS97 programı kullanılarak, atomik parametrelerin arıtılması ise tam−matris en küçük kareler ve Fark−Fourier yöntemleri ile SHELXL97 programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Molekül-içi ve moleküller arası etkileşmelerin tespit edilmesinde PLATON ve PARST97 programları kullanılmıştır. Moleküler diyagram ve şekiller ise CHEMWIND ve ORTEP3 programları kullanılarak çizilmiştir. Deneysel çalışma sonuçlarını desteklemek amacıyla, bileşiklerin X – ışını kırınımından elde edilen moleküler geometrileri Yoğunluk Fonksiyoneli Teorisi (Density Functional Theory, DFT) ile Gaussian 03W ve GaussView 4.1.2 paket programları kullanılarak optimize edilmiş ve teorik IR ve NMR spektrumları hesaplanmıştır. Teorik hesaplamalarda yöntem olarak Becke'nin 3 parametreli hibrit değiş-tokuş fonksiyoneli (B3LYP), baz seti olarak ise 6-31G(d, p) ve 6-31G+(d, p) seçilmiştir. Teorik hesaplamalar sonucu elde edilen geometrik parametreler (bağ uzunluğu, bağ açısı ve torsiyon açıları), titreşim frekansları ve kimyasal kaymaları deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır ve dikkate değer bir farkın olmadığı görülmüştür. Bunlara ek olarak, moleküllerin toplam enerjileri, sıfır nokta enerjileri, dipol momentleri, HOMO ve LUMO moleküler orbitalleri, moleküler elektrostatik potansiyel haritaları, Mulliken kısmi yükleri ve termodinamik özellikleri teorik olarak elde edilmiştir.

In this thesis, eight cyclobutane-derivative compounds were synthesized and the crystal structures were determined by X–ray diffraction (XRD) technique and the spectroscopic properties were examined by infrared (IR) and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) techniques. Investigated crystals were synthesized at Department of Chemistry (Fırat University, Turkey) and the crystal data were collected at room temperature using STOE IPDS II diffractometer at Laboratory of Crystallography, Department of Physics (Ondokuz Mayıs University, Turkey). IR spectra were recorded on a Mattson 1000 FT-IR spectrophotometer at Department of Chemistry (Fırat University, Turkey) and the NMR spectra were recorded on a Varian AS 400 MHz spectrometer Department of Chemistry (Atatürk University, Turkey). The crystal structures of the compounds were brought to light by using WinGX software package on personal computers. The structures were solved by direct methods using SHELXS97 program, the refinement of atomic parameters was performed by full-matrix least-squares and Difference- Fourier methods using SHELXL97 program. PLATON and PARST97 programs were used in determining from the intramolecular and intermolecular interactions. Molecular diagrams and figures were drawn using the CHEMWIND and ORTEP3 programs. In order to support the experimental results, molecular geometries of the compounds obtained from the X – ray coordinates were optimized by Density Functional Theory (DFT) using Gaussian 03W and GaussView 4.1.2 package programmes and then, theoretical IR and NMR spectra were calculated. While Becke's Three Parameter Hybrid Functional (B3LYP) was selected as the method, 6-31G (d, p) ve 6-31G+ (d, p) were selected as basis sets for theoretical calculations. Geometric parameters (bond lengths, bond angles, torsion angles), vibrational assignments and chemical shifts of optimized structures were compared with the experimental data, it is seen that there are no significant differences. In addition, the total energies, zero point energies, dipole moments, HOMO ve LUMO molecular orbitals, molecular electrostatic potential maps, Mulliken charge distributions and thermodynamic properties of the molecules were theoretically obtained.