1,3,4-tiadiazol bileşiklerinin konformer yapılarının elektronik ve spektral özellikleri arasındaki ilişkinin DFT ve QTAIM yöntemleriyle analizi

Abstract

Bu çalışmada, yeni 1,3,4-tiadiazol bileşikleri sentezlendi ve bileşikler FT-IR, 1H-NMR, UV spektroskopisi ve elementel analiz ile karakterize edildi. Ayrıca, her bir bileşiğin 16 olası farklı konformerinin elektronik ve spektral verileri arasındaki ilişki teorik hesaplamalar ile ortaya konmuş ve teorik veriler deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Bu amaç doğrultusunda temel durum geometrileri, sınır moleküler orbital enerjileri, bant aralığı enerjileri ve kimyasal reaktivite parametrelerini elde etmek ve bileşiklerin spektral analizini yapmak için B3LYP hibrit fonksiyoneli, 6-311++g(2d,2p) temel setiyle kullanılmıştır. Minimum moleküler enerji ile N−H ve C=O titreşim frekansları ve konformerlerin NH proton kimyasal kaymaları arasında çok yüksek korelasyonlar hesaplanmıştır. Nitrojen atomu üzerindeki yük yoğunluğu ve yüksek polariteli N−H kovalent bağının delokalizasyon indeksi, moleküllerdeki atomların kuantum teorisi (QTAIM) analizi ile incelenmiştir. Konformer yapıların teorik sonuçlar üzerindeki etkisi ve deneysel verileri yorumlamadaki rolü tartışılmış ve aromatik olmayan elektronegatif atom ya da atom gruplarının molekül içi etkileşimlerdeki etkilerinin aktivite derecesinin, bileşiklerin elektronik ve spektral özelliklerinin belirlenmesinde önemli bir rolü olduğu teorik olarak gösterilmiştir.

In this study, new 1,3,4-thiadiazole compounds were synthesised and characterised by FT-IR, 1H NMR, UV–vis spectroscopy and elemental analysis, Furthermore, the relationship between the electronic and spectral data of the 16 conformers of each compound was investigated by theoretical calculations; the theoretical data were compared with the experimental results. The B3LYP hybrid functional level with a 6-311++g(2d,2p) basis set was used to obtain the ground state geometries, frontier molecular orbital energies, band gap energies and chemical reactivity parameters, and the one was used to perform a spectral analysis of the compounds. Significant correlations were calculated between the minimum molecular energy and N–H and C=O vibrational frequencies and the NH proton chemical shifts of the conformers. The charge density on the nitrogen atom and the delocalisation index of the highly polar N–H covalent bond were investigated by quantum theory of atoms in molecules. The effect of conformer structure on the theoretical results and its role in interpreting the experimental data were presented, and it was theoretically shown that the activity degree of the non-aromatic electronegative atoms or groups of atoms in the intramolecular interaction was a very important factor in determining the electronic and spectral properties of each compound.