Kantin ve metil türevleri, piridin ve aldehit türevleri, hidroksi nitropiridin ve hidroksimetil nitropridin moleküllerinin hartree-fock (HF) ve yoğunluk fonksiyon teori (DFT) metotlarıyla titreşim analizleri ve moleküler yapıları
Vibrational analysis and molecular structures of xanthine and its methyl derivatives, pyridine and its aldehid derivatives, hydroxy nitropyridine, and hydroxymethyl nitropyridine molecules by hartree-fock (HF) and density function theory (DFT) methods
Yazar: VESİLE KÜÇÜK
Danışman: DOÇ. DR. FATİH UCUN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalısmada ab-initio Hartree-Fock ve yoğunluk fonksiyonu teori (B3LYP)metodları kullanılarak kantin ve onun metil türevleri (kafein, teofilin ve teobromin),piridin aldehit türevleri, hidroksi nitropiridin (2-hidroksi-3-nitropiridin ve 3-hidroksi-2-nitropiridin) ve hidroksi metil nitropiridin moleküllerinin optimize yapıparametreleri (bağ uzunlukları ve bağ açıları) ve titresim frekansları hesaplandı. Eldeedilen sonuçlar tablolar halinde listelendi. Mukayese edebilmek için tablolarda ayrıcadeneysel sonuçlara da verildi.Kantin ve metil türev molekülleri için elde edilen titresim frekansları ve optimizeyapı parametrelerinin deneysel sonuçlarla uyum içinde olduğu gözlendi. HFmetodunun verdiği skala edilmis değerlerin, B3LYP metodunun verdiği değerlerdendaha uygun olduğu görüldü. Deneysel ve teorik spektrumlardaki en siddetli piklerinfrekans değerlerinin oranıyla bulunmus skala faktörlerinin kullanılması, deneysonuçları ile daha uyumlu teorik frekanslara götürdüğü sonucuna varıldı.Piridin aldehit türevleri için deneysel ve teorik sonuçların karsılastırılması birbirleriile uyum içinde olduklarını gösterdi. Tüm bilesiklerin cis ve trans konformerlerinintitresim frekans değerleri arasındaki ortalama titresimsel sapmanın, yükselen bağılenerji ile arttığı görüldü. ?ki konformerin moleküler yapısı birbirinden ne kadar farklıise onlar arasında o kadar yüksek bağıl enerji ve böylece o kadar yüksek ortalamatitresimsel sapma verdiği sonucuna varıldı.2-hidroksi-3-nitropiridin ve 3-hidroksi-2-nitropiridin molekülleri için deneysel veteorik spektrumları karsılastırılması, bu moleküllerin temel halde, sırasıyla C-Obağına göre 110o ve 250o O-H bağ açılı iki konformasyonda bulunduğu sonucunavarıldı. Bu iki konformasyonda aynı anda bulunabilme, bu moleküllerin tümüyle katıyerine yarı katı durumda olmasına atfedildi.Çalısmanın son kısmında hidroksimetil nitropiridin moleküllerinin deneysel ve teorikdeğerlerlerden elde edilen korelasyon grafikleri bu moleküllerin temel halde C-Obağına göre 110o O-H bağ açılı konformasyon yerine 250o O-H bağ açılıkonformasyonda olduğunu gösterdi.Anahtar Kelimeler: Hartree-Fock(HF), Yoğunluk Fonksiyonu Teorisi (B3LYP),Kantin, Piridin, Hidroksi Nitropiridin, Hidroksi Metil Nitropiridin

Abstract:
In this study, the optimized molecular structure parameters (bond lengths and bondangles) and vibrational frequencies of xanthine and its methyl derivatives (caffeine,theophylline and theobromine), pyridine and its aldehyde derivatives, hydroxynitropyridine (2-hydroxy-3-nitropyridine and 3-hydroxy-2-nitropyridine) andhydroxy methyl nitropyridine molecules have been calculated using ab-initioHartree-Fock (HF) and density functional theory (B3LYP) methods. The obtainedresults are listed in the tables. For comparison, in the tables are also given thecorresponding experimental results.The obtained vibrational frequencies and optimised geometric parameters forxanthine and its derivative molecules were seen to be in good agreement with theexperimental data. Also it was seen that the scaled HF method is superior to thescaled B3LYP method. The used scale factors which have been obtained the ratio ofthe frequency values of the strongest peaks in the calculated and experimentalspectra seem to cause the gained vibrations well corresponding to the experimentalones.The comparison of theoretical and experimental results for pyridine and its aldehydederivative molecules has also given a good agreement with each other. The meanvibrational deviations between the vibrational frequency values of the twoconformers of all the molecules have been seen to increase while the relativeenergies increase. So, it was concluded the more different the molecular structure ofthe two conformers is the higher the relative energy is between them, and thus abigger mean vibrational deviation.From the comparison of the experimental and calculated spectra for 2-hydroxy-3-nitropyridine and 3-hydroxy-2-nitropyridine molecules it was concluded that thesemolecules exist in two conformations with the OH bond angles (110o and 250o)respect to the CO bond in the ground state. The presence of exiting in the twoconformers of these molecules in the ground state was attributed to their being ofsemi-solid instead of full solid.In the last part of the study the correlation graphics between experimental andtheoretical results for hydroxymethyl nitropyridine molecules showed that thesemolecules in the ground state exist in the conformation with the OH bond angles250o instead of the one with the OH bond angles 110o respect to the CO bond.Key Words : Hartree-Fock (HF), Density Functional Theory (B3LYP), Xanthine,Pyridine, Hydroxy Nitropyridine, Hydroxy Methyl Nitropyridin