Abietan ve pimaran iskeletine sahip bileşiklerin elektronik, moleküler yapılarının ve titreşim özelliklerinin teorik olarak incelenmesi
Theoretical investigation of electronic, molecular structures, vibrational properties of natural compounds having abietane and pimarane skeletons
Yazar: ALPER KAYA
Danışman: PROF. DR. AKIN AZİZOĞLU
Balıkesir Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, abietan ve pimaran iskeletine sahip bileşiklerin kimyasal yapıları teorik yöntemlerle irdelenmiştir. Ayrıca bu bileşiklerin deneysel değerleri hesapsal değerlerle karşılaştırılmıştır. İlk aşamada abietan iskeletine ait bileşiğin moleküler yapısı, HF/6-31G, HF/6-31+G(d), B3LYP/6-31G, B3LYP/6-31+G(d), B3LYP/cc-pVDZ, WB97XD/6-31G düzeylerinde optimize edilmiştir. Daha sonra pimaran iskeletine sahip bileşiğin geometri optimizasyonu, HF/6-31G, HF/6-31G(d), B3LYP/6-31G, B3LYP/6-31G(d), B3LYP/cc-pVDZ, WB97XD/6-31G düzeylerinde gerçekleştirilmiştir. Abietan bileşiğinin deneysel bağ uzunlukları, bağ açıları ve dihedral açıları teorik verilerle karşılaştırılmış ve en uyumlu teorik yöntemin HF/6-31+G(d) düzeyi olduğu tespit edilmiştir. Deneysel 13C-NMR kimyasal kayma değerleri de, GIAO yöntemiyle elde edilen teorik değerlerle karşılaştırılmış ve en uyumlu teorik yöntemin WB97XD/6-31G düzeyinin olduğu belirlenmiştir. Pimaran bileşiğinin deneysel bağ uzunlukları, bağ açıları ve dihedral açıları teorik verilerle karşılaştırılmıştır. Bağ uzunluklarını belirlemede en uygun teorik yöntemin HF/6-31G düzeyi olduğu saptanmıştır. Bağ açılarını ve dihedral açılarını belirlemede ise en uyumlu teorik yöntemin WB97XD/6-31G düzeyinin olduğu tespit edilmiştir. Deneysel 13C-NMR kimyasal kayma değerleri de, GIAO yöntemiyle elde edilen teorik değerlerle karşılaştırılmış ve en uyumlu teorik yöntemin B3LYP/cc-pVDZ düzeyinin olduğu belirlenmiştir. Ayrıca ilgili bileşiklerin, IR spektrumları, Mulliken yük değerleri, NBO yük değerleri, HOMO-LUMO enerjileri teorik yöntemlerle elde edilmiştir. MEP haritaları da, üç boyutlu elde edilerek elektrofilik ve nükleofilik saldırılara açık bölgeleri tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study the chemical structures of compounds having the skeleton of abietane and pimarane were investigated by theoretical methods. Moreover, the experimental data of these compounds were compared with their computational values. Initially the molecular structure of compound, which has the skeleton of abietane, were optimized at the HF/6-31G, HF/6-31G+(d), B3LYP/6-31G, B3LYP/6-31G+(d), B3LYP/cc-pVDZ, WB97XD/6-31G levels. Then, the geometry optimization of compound, which has the skeleton of pimarane, were performed at the HF/6-31G, HF/6-31G+(d), B3LYP/6-31G, B3LYP/6-31G+(d), B3LYP/cc-pVDZ, WB97XD/6-31G levels. The experimental bond lengths, bond angles, and dihedral angles of abietane derivative were compared with theoretical results. After regression analyses done, it can be concluded that the HF/6-31G+(d) level gave the best agreement with experimental values for the structural parameter of abietane.  The experimental 13C-chemical shift values were also compared with the theoretical values calculated with GIAO method, and the best agreement is determined at the WB97XD/6-31G level. The experimental bond lengths, bond angles, and dihedral angles of pimarane derivative were compared with theoretical results. It can be seen that there is a good correlation between the HF/6-31G level and experimental bond lengths. However, the WB97XD/6-31G level predicts the bond angles, and dihedral angles of pimarane in good agreement with experimental values than other theoretical methods used herein. The experimental 13C-chemical shift values were also compared with the theoretical values calculated with GIAO method, and the B3LYP/cc-pVDZ level is a very good agreement with experimental data. Moreover, the vibrational spectra, Mulliken population analyses, NBO population analyses, and HOMO-LUMO energy values of title compounds were examined with the help of theoretical methods. After MEP maps were also visualized in 3D-form, the centres were determined for the nucleophilic and electrophilic attack.