5-nitro-2-oksindol' ün kristal yapısının yoğunluk fonksiyoneli teorisi (DFT) metodu ve spektroskopik çalışması
The density functional theory (DFT) method and spectroscopic study for crystal structure of 5-nitro-2-oxindole
Yazar: BANU KEVSER AKÇAY
Danışman: PROF. DR. SEDA GÜNEŞDOĞDU SAĞDINÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Tek kristali sentezlenen 5-nitro-2-oksindol (5N2Ox) kristal yapısı, tek kristal X-ışını kırınımı analizi, FT-IR (4000-400 cm-1) ve FT-Raman (3500–0 cm-1) spektrumları ile karakterize edildi. Tek kristal X-ışını kırınım verileri, molekülün monoklinik P121/n1 grubunda kristallendiğini gösterdi. Moleküler yüzeyde moleküller arası etkileşimlerin grafiksel olarak görselleştirilmesini incelemek için Hirshfeld yüzey analizi yapıldı. İki boyutlu (2D) parmak izi grafikleri ile her bir atom-atom etkileşiminin yüzde katkısı belirlendi. Bu analiz, kristal yapıya ana katkının O•••H (%44,9) etkileşimi olduğunu gösterdi. Monomer ve dimer halde 5-nitro-2-oksindolün (5N2Ox) moleküler yapısı, moleküler elektrostatik potansiyeli (MEP), doğal bağ orbital (NBO) analizi, doğrusal ve doğrusal olmayan optik (NLO) özellikleri, Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) metodu ile B3LYP/6-311++G(d,p) seviyesi kullanılarak incelendi. 5-nitro-2-oksindol molekülü benzen çözücüsü içinde ve gaz fazındaki elektronik özellikleri aynı yöntemle teorik olarak çalışıldı. Dimerik ve monomerik 5N2Ox formlarının titreşim spektrumları ayrıca B3LYP/6-311++G(d,p) yöntemi ile incelendi. 5N2Ox' un deneysel titreşim spektrumundaki bantların işaretlenmesi, teorik titreşim frekanslarının karşılaştırılmasıyla yapıldı. Ölçeklenen teorik frekanslar, deneysel titreşim frekansları ile iyi bir uyum sağladı.

Abstract:
Single crystal of 5-nitro-2-oxindole (5N2Ox) was obtained and fully characterized by X-ray structure determination, FT-IR (4000-400 cm-1) and FT-Raman (3500–0 cm−1) spectra. Single crystal X-ray diffraction data indicated that the crystal belongs to monoclinic crystal system with P121/n1 space group. Hirshfeld surface analysis was performed for the graphical visualization of the several short intermolecular interactions on the molecular surface. The 2D fingerprint plot supplies percentage contribution of each individual atom-to-atom interactions. This analysis showed that the major contribution for the crystal structure was the O•••H (44,9%) interaction. The molecular structure, molecular electrostatic potential (MEP), NBO analysis, linear and non-linear optical (NLO) properties of 5-nitro-2-oxindole (5N2Ox) have been investigated using the Density Functional Theory (DFT) method with B3LYP/6-311++G(d,p) level. The electronic properties of the title compound in benzene and gas phase were examined theoretically with same method. The vibrational spectra of dimeric and monomeric forms of 5N2Ox were also studied with the B3LYP/6-311++G(d,p) method.  The assignment of bands in the experimental vibrational spectra of 5N2Ox have been made by comparison of its theoretical vibrational frequencies. The scaled frequencies resulted in good agreement with the observed spectral patterns.