Bazı organik moleküllerin NMR ve EPR parametrelerinin teorik olarak belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada 1964 yılında P.L. Nordio ve arkadaşlarının deneysel olarak NMR ve EPR parametrelerinin ölçümlerini yaptığı Orto-nitrofenol (C6H5NO3) molekülünün NMR ve EPR parametreleri teorik olarak ele alınmıştır. Hesaplamada ilk adım olarak molekülümüzü modelledik. Bu moleküler yapıyı modellemek için konformasyon analizi yaptık. Bu amaçla Spartan 08 programında bütün tekli bağlar 30o'lik dönmelerle tanımlanmış ve PM3 yarı deneysel moleküler mekanik metodu kullanılarak konformasyon analizi yapılmıştır. Bu işlemler sonrasında 12 farklı konformasyon bulunmuştur. Konformasyon analizi sonucunda elde edilen konformasyonların her biri için B3LYP metod ve 6-311++G(d,p) baz seti ile geometri optimizasyonu yapılmıştır ve en kararlı moleküler yapı belirlenmiştir. En kararlı yapı üzerinden NMR ve EPR parametrelerinin hesabı yapılmıştır.En kararlı yapı üzerinden hesaplanan NMR ve EPR parametreleri P.L.Nordio ve arkadaşlarının 1964 te yaptığı deneysel çalışmanın sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmada M5 modelinin hidrojen çekirdekleri için hesaplanan aşırı ince yapı sabitlerinin değerleri ile deneysel değerlerin uyum içinde olduğu görülmüştür. Bu modelde (M5) azot çekirdeğinin aşırı ince yapı sabitinin değeri 9.91G olarak bulunmuş ve deneysel olarak ölçülen 12.41G değerine %25 hata sınırı içerisinde uyum sağlamıştır.Bu çalışmada ayrıca orto-nitrofenolanyonik radikalinin izotropik g değeri M5 sıvı-fazı iki molekül modelinde 2.00491 olarak belirlenmiştir. Radikalin teorik ve deneysel g değerine literatür araştırması sonucu ulaşılamamıştır. Dolayısıyla orto-nitrofenolanyonik radikaline ait teorik olarak hesapladığımız izotropik g değeri bu anlamda literatüre sunulan ilk çalışmadır.Anahtar Kelimeler: EPR, NMR, Ab-initio, Orto-nitrofenol

This study dealt with the measurements of theoretically NMR and EPR parameters of ortho-nitrophenol molecule made measurements of NMR and EPR parameters experimentally by P.L. Nordiroand his colleagues in 1964. In the theoric calculation, we modelled our molecule as first step. We made the conformational analysis for modelling this molecular structure. With this purpose, all single bonds were identified with 30 degree rotations in Spartan 08 program and the conformational analysis was made by using the PM3 semi-empirical molecular mechanics method. As the result of conformation analysis the twelve different conformation were found. Each of twelve conformers were optimized using B3LYP method and 6-311++G(d,p) basis set and the most stable structure were found. NMR and EPR parameters were calculated over the most stable structure.NMR and EPR parameters calculations of the most stable structure were compared with experimentally study of P.L.Nordio and his colleagues in 1964. İt was seen that values of the calculated hyperfine structure constants for hydrogen nucleus of M5 model were agreed with experimental values. In this model, value of the hyperfine structure constants of nitrogen nucleus was found 9,91G and consistent with the value of 12,41 measured as experimental within % 25 the limit of error.Further more isotropic g value of anionic ortho-nitrophenol radical in the dimer molecule approximation of liquid-phase M5 model was calculated as 2,00491. The theoretical and experimental g value of radical were not reached in literature. Thus, isotropic g value of anionic ortho-nitrophenol radical is the first theoretical study in the literature.Keywords: EPR, NMR, Ab-initio, ortho-nitrophenol