Bazı azo boyar maddelerin ve benzotiyazolon türevlerinin spektroskopik özelliklerinin deneysel ve teorik incelenmesi
Experimental and theoretical investigation of spectroscopic properties of some azo dye molecules and benzothiazolon derivatives
Yazar: İSA SIDIR
Danışman: YRD. DOÇ. EROL TAŞAL ; PROF. DR. CEMİL ÖĞRETİR
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Absorpsiyon = Absorption ; Antihelmintikler = Anthelmintics ; Azo bileşikleri = Azo compounds ; Azobenzen = Azobenzene ; Benzotiyazoller = Benzothiazoles ; Konformasyon = Conformation ; Spektroskopik özellikler = Spectroscopic properties ; Sübstitüsyon = Substitution

Özet:
Bu çalışmada, moleküllerin en kararlı konformerlerini belirlemek için HF metodu ve 3-21G temel seti kullanılarak benzotiyazolon türevlerinin konformasyonel analizi yapıldı. Bütün kararlı konformerlerde piperazinin N-R grubunun (R: metil, etil, iso-propil, bütil) eksenel ve ekvatoryal konumda bulunabildiği iki olası sandalye konformasyonuna sahip olduğu görüldü. Geometrik parametreler, titreşim frekansları ve IR şiddetleri, DFT(B3LYP) metodu ve yedi temel set kullanılarak en düşük enerjili konformerler için hesaplandı. Katı-halde FT-IR spektrumları kaydedildi ve skalalanmış frekans değerleriyle kıyaslandı. Moleküler simetrinin düşük olmasından dolayı birçok normal titreşim bandı karışık modlar olarak gözlendi. Gözlenen frekansların her bir titreşim modunun bağıl ağırlık katkısının belirlenmesi spektral analizin güvenilirliğini ve doğruluğunu arttırır. Gözlenen ve hesaplanan titreşim frekanslarının çok iyi uyum içinde olduğu gözlendi.Altı azo-boya türevinin UV-vis absorbsiyon spektrumları farklı polariteye sahip yirmi bir çözücüde incelendi. Çalışılan moleküllerin absorbsiyon spektrumlarında benzen halkalarının konjugasyonundan, azo köprüsü (-N=N-) ve aromatik halkalar arasındaki konjugasyondan, azo köprüsü ve hidroksil (OH) grupları üzerindeki bağ yapmamış elektron çiftlerinden ve molekül içi hidrojen bağı oluşumundan kaynaklanan dört elektronik geçiş bandı gözlendi. Seçilen çözücüye bağlı olarak maksimum absorbsiyon bant (?-?* ve n-?*) kaymaları, , çoklu lineer regresyon tekniği ile kırılma indisi, dielektrik sabiti ve Kamlet-Taft parametreleri (hidrojen bağı donör kapasitesi ( ) ve hidrojen bağı akseptör kapasitesi ( )) kullanılarak analiz edildi. ?-?* ve n-?* Bantlarının spektral kaymalarının çoklu lineer regresyon analizinde kullanılan parametrelerle kontrol edildiği gözlendi.

Abstract:
In this study, conformational analysis of benzothiazolon derivatives was performed using HF method and 3-21G basis set to find the most stable conformers. Piperazine is found to exist in two possible chair conformations which differ in the axial and equatorial positions of the N-R group (R: methyl, ethyl, iso-propyl, butyl) for all of the stable conformers. The geometrical parameters, vibrational frequencies and IR intensities were calculated by DFT(B3LYP) method and seven basis sets for the lowest energy conformers. The solid-state FT-IR spectra were recorded and compared with the scaled frequency values. Many normal vibrational bands have been observed to be mixed modes because of the lacking of molecular symmetry. Determination of the relative weight contribution of each vibrational mode of the observed frequencies indicates the reliability and precision of the spectral analysis. The observed and calculated vibrational frequencies are found to be in very good agreement.UV-vis absorption spectra of six azo-dye derivatives have been investigated in twenty one solvents with different polarities. Absorption spectra of studied molecules found to exhibit four electronic transition bands which are due to the conjugation of benzene rings, the conjugation between the azo bridge (-N=N-) and aromatic rings, the lone-pair located on the azo bridge and hydroxyl (OH) groups and intramolecular hydrogen bond formation. The solvent dependent maximum absorption band (?-?* and n-?* transitions) shifts, ?max, were analyzed using a wide range of parameters such as refractive index, dielectric constant and Kamlet?Taft parameters (hydrogen bond donating ability (?) and hydrogen bond accepting ability (ß)) by multi linear regression technique. It is observed that the spectral shifts of the ?-?* and n-?* bands were found to be controlled by the parameter used in the multi linear regression analysis.