P-tolüensülfonamit türevi bazı bileşiklerin deneysel ve kuramsal spektroskopik yöntemlerle yapı karakterizasyonu
Structure characterization of some compounds derived from p-toluenesulfonamide by experimental and theoretical spectroscopic computational methods
Yazar: BUKET ÖZSOY
Danışman: PROF. DR. ARZU ÖZEK YILDIRIM
Giresun Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Yoğunluk fonksiyonu teorisi = Density function theory

Özet:
Bu çalışmada, 4-Metil-N-fenilbenzensülfonamit (PS) ve 4-Metil-N-(4-nitrofenil) benzensülfonamit (NPS) bileşiklerinin yapısal ve elektronik özellikleri detaylı bir şekilde incelenmiştir. Öncelikle, bu bileşiklerin kristalografik verileri IUCR ve CSD veri tabanlarından elde edilmiş ve X-ışını kırınımı yöntemleriyle moleküler yapıları çözümlenmiştir. Kristalografik analizlerde PS bileşiği için aromatik halkalar arasındaki dihedral açı 66,68° (deneysel) ve 62,47° (teorik) olarak belirlenirken, NPS bileşiği için bu değer 86,11° (deneysel) ve 73,31° (teorik) olarak hesaplanmıştır. Elde edilen deneysel yapılar, YFT/B3LYP/6-311++G(d,p) yöntemi kullanılarak optimize edilmiş ve gaz fazı moleküler yapıları ile katı hâl yapıları karşılaştırılmıştır. FT-IR spektroskopisi analizi ile titreşim modları incelenmiş, deneysel ve teorik frekanslar arasında yüksek bir uyum tespit edilmiştir. PS bileşiğinin NH gerilme titreşim frekansı deneysel olarak 3237 cm⁻¹'de, teorik olarak 3412 cm⁻¹'de gözlenirken, NPS bileşiğinde bu değerler sırasıyla 3336 cm⁻¹ ve 3419 cm⁻¹ olarak bulunmuştur. NPS bileşiğinde ayrıca nitro grubuna ait 1524 cm⁻¹ ve 1346 cm⁻¹'deki karakteristik titreşimler ayırt edici olmuştur. Elektronik yapı analizinde, HOMO-LUMO enerji boşlukları PS için 5,1732 eV, NPS için 4,3354 eV olarak hesaplanmıştır. Moleküler sertlik değerleri ise PS için 2,5866 eV, NPS için 2,1677 eV olup, NPS'nin daha reaktif bir yapıya sahip olduğunu göstermektedir. MEP analizinde, PS bileşiğinde yük yoğunluğu sülfonil grubunun oksijen atomlarında yoğunlaşırken, NPS'de hem sülfonil hem de nitro grubunun oksijen atomlarında negatif yük birikimi gözlenmiştir.

Abstract:
In this study, the structural and electronic properties of 4-Methyl-N-phenylbenzenesulfonamide (PS) and 4-Methyl-N-(4-nitrophenyl) benzenesulfonamide (NPS) compounds were investigated in detail. First, the crystallographic data of these compounds were obtained from IUCR and CSD databases, and their molecular structures were elucidated using X-ray diffraction methods. In crystallographic analyses, the dihedral angle between aromatic rings was determined as 66.68° (experimental) and 62.47° (theoretical) for the PS compound, while this value was calculated as 86.11° (experimental) and 73.31° (theoretical) for the NPS compound. The obtained experimental structures were optimized using the DFT/B3LYP/6-311++G(d,p) method, and the gas-phase molecular structures were compared with solid-state structures. Vibration modes were analyzed through FT-IR spectroscopy, and a high agreement was found between experimental and theoretical frequencies. The NH stretching vibration frequency of the PS compound was observed at 3237 cm⁻¹ (experimental) and 3412 cm⁻¹ (theoretical), while these values were found to be 3336 cm⁻¹ and 3419 cm⁻¹, respectively, for the NPS compound. Additionally, the characteristic vibrations at 1524 cm⁻¹ and 1346 cm⁻¹ belonging to the nitro group in the NPS compound were distinctive. In electronic structure analysis, the HOMO-LUMO energy gaps were calculated as 5.1732 eV for PS and 4.3354 eV for NPS. The molecular hardness values were found to be 2.5866 eV for PS and 2.1677 eV for NPS, indicating that NPS has a more reactive structure. In the MEP analysis, the charge density in the PS compound was concentrated on the oxygen atoms of the sulfonyl group, while in the NPS compound, negative charge accumulation was observed on the oxygen atoms of both the sulfonyl and nitro groups.