Bazı piperazin türevleri ve metal komplekslerinin spektroskopik özelliklerinin deneysel ve teorik olarak incelenmesi
Theoretical and experimental spectroscopic investigation of some piperazine derivatives and metal complexes
Yazar: ÖZGE BAĞLAYAN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ŞENYEL
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada piperazin türevleri olan 1-siklobütilpiperazin, 1-bütilpiperazin,                      1-siklopentilpiperazin ve 2-metilpiperazin moleküllerinin FT-IR ile Raman spektrumları sırasıyla 4000-30 cm-1 ve 4000-50 cm-1 bölgelerinde alınmıştır. Ele alınan moleküllerin optimize geometrik parametreleri, konformasyonel dengesi, normal mod frekansları ve titreşim işaretlemeleri teorik olarak yoğunluk fonksiyonel teori (YFT) metodu B3LYP ve 6-31++G(d,p) baz seti kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Titreşim işaretlemeleri potansiyel enerji dağılımları (PED) temel alınarak yapılmıştır. Ayrıca termodinamik fonksiyonlar, işgal edilmiş en yüksek ve işgal edilmemiş en düşük moleküler orbitaller (HOMO ve LUMO) de incelenmiştir. Hesaplamalar moleküllerin dört farklı konformasyonu için gaz fazında ve çözücü ortamında gerçekleştirilmiştir. Çözücü etkisi kloroform ve dimetilsülfoksit kullanılarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar B3LYP metodunun titreşim frekansları ve yapısal parametreler için iyi sonuçlar verdiğini göstermektedir. Titreşim frekansları, işaretlemeleri ve şiddetlerinin çözücü ortamında değiştiği görülmektedir. Ayrıca 2-metilpiperazin ligand molekülü kullanılarak Hofmann tipi konak ve konak-konuk bileşikleri elde edilmiştir. Bu yapıların titreşim spektrumlarının analizinden ligand molekülünün azot ucundan M metal atomuna bağlı olduğu ve benzen konuk molekülünün tabakalar arasında oluşan yapısal boşluklara hapsedildiği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this research, FT-IR and Raman spectra of some piperazine derivatives such as                1-cyclobutylpiperazine, 1-butylpiperazine, 1-cyclobutylpiperazine and                                      2-methylpiperazine have been reported in the region of 4000-30 cm-1 and 4000-50 cm-1, respectively. The optimized geometric parameters, conformational equilibria, normal mode frequencies and corresponding vibrational assignments are theoretically examined by means of B3LYP density functional theory (DFT) method together with 6-31++G(d,p) basis set. Furthermore, reliable vibratioanl assignments have been made on the basis of potential energy distribution (PED) and the thermodynamics functions, highest occupied and lowest unoccupied molecular orbitals (HOMO and LUMO) of these molecules have been predicted. Calculations are employed for four different conformations of molecules, both in gas phase and in solution. Solvent effects are investigated using chloroform and dimethylsulfoxide. All results indicate that B3LYP method is able to provide satisfactory results for predicting vibrational frequencies and the structural parameters. Vibrational frequencies, assignments and intensities are solvent dependent. Also Hofmann type host and host-guest compounds have been obtained by using 2-methylpiperazine ligand molecule. By analysing these structures with vibrational spectroscopy, it is shown that the ligand molecule was coordinated to M metal atom from nitrogen atom of 2-methylpiperazine and the guest benzen molecules were imprisoned in the structural cavities between the sheets.