1-asetilpiperazin molekülünün titreşim spektroskopisi ile deneysel ve teorik olarak incelenmesi
Experimental and theoretical investigation of 1-acetylpiperazine by vibrational spectroscopy
Yazar: NESRİN ATSÜREN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. METİN BİLGE
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
1-asetilpiperazin (1-ap) molekülünün titreşim spektrumları deneysel olarak kaydedilmiştir. Yoğunluk fonksiyonel teorisi (YFT) hibrit B3LYP yöntemi ile    6-31++G(d,p) baz seti kullanılarak 1-ap (C6H12N2O) molekülünün konformasyon analizi, yapısal parametreleri, titreşim frekansları, işaretlemeleri, potansiyel enerji dağılımları (PED) ve spektrumları, bazı termodinamik özellikleri ve moleküler sınır orbitalleri kuramsal olarak incelenmektedir. Hesaplamalar 1-ap molekülünün altı konformasyonu için hem gaz fazında hem çözücü içinde varsayılarak yapılmıştır. Çözücü etkisi için apolar çözücü olarak benzen ve polar çözücü olarak metanol ele alınmıştır. Konformasyon analizi potansiyel enerji yüzey (PEY) taraması yapılarak desteklenmiştir. Deneysel ve kuramsal elde edilen sonuçların uyum içinde olduğu, uygulanan kuantum mekaniksel hesaplamaların titreşim frekansları için iyi ve yeterli düzeyde olduğu, sterik etkiden dolayı molekülün ekvatoral sübstitüentlerle normal sandalye konformasyonunu tercih etmediği ve konformasyonun çözücüden bağımsız iken titreşim frekanslarının, işaretlemelerinin ve şiddetlerinin çözücüye bağlı olduğu görülmüştür. Bu çalışmanın bulguları ileride yapılacak piperazin veya türevlerinin konformasyonları ile ilgili çalışmalar için faydalı olacaktır.

Anahtar Kelimeler: 1-asetilpiperazin, Titreşim Spektrumu, YFT, B3LYP, PED, PEY.

Abstract:
Vibrational spectra of 1-acetylpiperazine (1-ap) were experimentally reported. The conformational analysis, structural parameters, vibrational frequencies, assignments, potential energy distributions (PED) and spectra, some thermodynamics properties and frontier molecular orbitals of 1-ap (C6H12N2O) were theoretically examined by means of B3LYP hybrid density functional theory (DFT) method together with 6-31++G(d,p) basis set. Calculations are assumed for six conformations of 1-ap, both in gas and in solution phase. In order to investigate the solvent effect, benzene as non-polar solvent and methanol as polar solvent were used. Conformational investigation was supported by analysis of the potential energy surface (PES). It was seen that the obtained experimental and theoretical results for 1-ap are in good agreement with each other. The quantum mechanical calculations applied are well and sufficient levels for vibrational frequencies and corresponding vibrational assignments. Normal chair conformation with equatorial substituents is not preferred due to the steric interaction. Vibrational frequencies, assignments and intensities of 1-ap depend on the solvent whereas its conformation is solvent independent. Findings of the research will be useful for studies relevant to the conformers of piperazines.

Keywords: 1-acetylpiperazine, Vibrational spectra, DFT, B3LYP, PED, PES.