2-,3- ve 4-asetilpiridin ve benzer moleküllerin titreşimsel spektrumlarının teorik ve deneysel yöntemlerle incelenmesi
Investigation of vibrational spectra of 2-,3- and 4-acetylpyridine and related molecules with theoretical and experimental methods
Yazar: OZAN ÜNSALAN
Danışman: DOÇ. DR. YASEMİN AKKAYA
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Atom ve Molekül Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada 2-, 3-, 4-asetilpiridin (ap) ve Asetilpirazin (acpz) moleküllerinin, hem serbest halde hem de Hidrojen bağları vasıtasıyla su molekülleri ile oluşturdukları komplekslerin moleküler yapıları ve titreşimsel dalga sayıları Gaussian 98 programı ile hesaplanmıştır. Titreşim modlarının analiz edilmesini sağlayan Toplam Enerji Dağılımları ise PQS programı kullanılarak belirlenmiştir. Hesaplamalarda, ?Ab-initio? yöntemlerinden ?Hartree-Fock (HF)? ve ?DFT (Yoğunluk Fonksiyonu Teorisi)? yöntemleri ve ?6-31G*? ile ?6-31++G**? baz kümeleri kullanılmıştır. Kullanılan yöntemler ve baz kümelerinin, moleküllerin en kararlı hallerine karşılık gelen geometrileri ve titreşim dalga sayıları üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Asetilpiridin moleküllerinin yalnızca karbonil grubu bölgesinden, asetilpirazin molekülünün ise hem karbonil hem de pirazin halkasının her iki Azot atomu tarafından hidrojen bağları vasıtasıyla su ile oluşturabileceği kompleksler incelenmiştir. Serbest moleküllerin, Hidrojen bağının oluştuğu bölgedeki gerilme ve açı bükülme dalga sayılarındaki kaymalar incelenmiştir. Asetilpiridin moleküllerinin serbest halleri için literatürde mevcut olan deneysel Kırmızı-Altı (IR) verilerinden yararlanılmıştır. Serbest haldeki acpz için IR spektrumu ilk defa bu çalışmada elde edilmiştir. Deneysel ve teorik sonuçlar karşılaştırılıp kullanılan yöntemler ve teorinin deneysel sonuçlarla oldukça uyum içinde olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this study, vibrational wave numbers and molecular structures of 2-, 3-, 4-acetylpyridine (ap) and acetylpyrazine (acpz) were calculated by Gaussian 98 programme in both at free state and complex formation with water molecules via Hydrogen bonding. Vibrational wave numbers and optimized structures of the title compounds were calculated with Gaussian 98 software. Total Energy Distributions were calculated with PQS program which enables us to determine the which vibrational wave number belongs to which mode exactly. In all calculations, ?Ab-initio? Hartree-Fock (HF) and DFT (Density Functional Theory) quantum chemical methods used. 6-31G* and 6-31++G** basis sets have been chosen for the calculations. Effects of the methods and basis sets used on the vibrational wave numbers and geometries correspond to the most stable states of molecules were investigated. For ap molecules, only Hydrogen bonds formed via carbonyl group were investigated. For acpz, both Hydrogen bonds formed via carbonyl group and Nitrogen atoms? moiety of Pyrazine ring were investigated. Shifts in the wave numbers of bond stretching and angle bending modes of free molecules were calculated when the Hydrogen bonding exists. IR vibrational data obtained from the literature have been used for the free ap molecules. IR spectrum of free acpz has been recorded for the first time in this study. Results obtained using the theoretical methods and basis sets were compared with those of the experimental ones and have been found that they are in good agreement.