Bazı azo boyar maddelerin absorbsiyon spektroskopisinin deneysel ve teorik incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, 10 mono azo boyar maddenin ultraviyole absorbsiyon spektrumları farklı polariteli çözücülerde (200?700 nm) incelendi. Moleküler absorbsiyon spektrumları üzerine çözücü etkisi su, dimetilsülfoksit, metanol, gliserol, N,N- dimetil formamid, etanol, aseton, 2-propanol, iso-butanol (2-metil-1-propanol), 1-butanol, tetrahidrofuran, butil asetat, etil asetat, kloroform, toluen, benzen, karbontetraklorür, 1,4-dioksan, siklohekzan, n-hekzan ve n-pentan çözücülerinde analiz edildi. Absorbsiyon spektrumlarında 3 elektronik geçiş bandı gözlendi. Birinci band benzen halkasının konjugasyonundan kaynaklanan ?-?* elektronik geçişi gösterirken, ikinci band ?N=N? azo köprüsü ve aromatik halka sistemi arasındaki konjugasyondan kaynaklanan ?-?* elektronik geçişini gösterir. Çalışılan moleküllerdeki bağ yapmamış elektron çiftleri zayıf yasaklı n-?* geçişine karşılık gelen üçüncü elektronik absorbsiyon bandına sebep olur. Çözücülerin bu elektronik geçişler üzerindeki etkileri yorumlandı.İncelenen moleküllerde ?N=N? köprüsünden kaynaklanan ve maksimum absorbans bandı olan ?-?* elektronik geçişlerindeki çözücüye bağlı kaymalar (?mak) çoklu lineer regresyon analizi kullanılarak belirlendi. Çözücüye bağlı UV spektral kaymalar, ?max, kırılma indisi (n), dielektrik sabiti (?) ve Kamlet-Taft parametreleri (hidrojen bağ akseptör (ß) ve hidrojen bağ donor kapasite (?)) kullanılarak analiz edildi. Bu elektronik geçişler saptandı. Çözücüye bağlı kaymalar farklı çözücü-çözünen etkileşim mekanizmasına ilişkisi analiz edildi. Azobenzene çözeltilerinde moleküller arası etkileşim tipi çoklu lineer regresyon analizleri temelinde araştırıldı. Çoklu lineer regresyon katsayıları SPSS 11.5.1 programı kullanılarak bulundu. Elde edilen regresyon katsayıları OriginPro 7.5 paket programı kullanılarak elde edilenle aynı olduğu belirlendi. Bu analizden elde edilen katsayılar çalışılan çözeltilerdeki toplam spektral kaymalar etkileşimlerin her tipi için katkılarını bulmamızı sağladı. Çözelti içinde çalışılan mono azo boyaların ?-?* bandının spektral kaymalarının 3-((2,4-Dihidroksifenil)diazenil)-4-hidroksibenzensülfonik asit molekülü ve 2-((2-Etilfenil)diazenil)benzen?1,3,5-triol molekülü hariç esas olarak hidrojen bağı akseptör parametresiyle kontrol edildiği gözlendi.Çalışılan mono azo boyar moleküllerin orto-, meta- ve para- konumlarında bulunan substituentlerin elektronik absorbsiyon spektrumları üzerindeki etkileri tartışıldı. Çalışılan mono azo boyaların ?push-pull? (elektron iten-çeken) molekül özelliği araştırıldı. 2-((2-Etilfenil)diazenil)benzen?1,3,5-triol molekülü'nün ?push-pull? molekül özelliğinin diğer moleküllere oranla daha fazla olduğu gözlendi.

In this study, ultraviolet (UV) absorption spectra of 10 mono azo-dye derivatives have been investigated in solvents with different polarities. The solvent effect on molecular absorption spectra was analyzed in water, dimethyl sülfoxide, methanol, glycerol, N,N-dimethyl formamide, ethanol, acetone, 2-propanol, iso-butanol (2-methyl-1-propanol), 1-butanol, tetrahydrofuran, butyl acetate, ethyl acetate, chloroform, toluene, benzene, carbon tetrachloride, 1,4-dioksan, cyclohexane, n-hexane and n-pentane solvents. Absorption spectra of studied molecules found to exhibit 3 electronic transition bands. The first band shows the ?-?* transition due to the conjugation of benzene ring, the second band exhibits the ?-?* transition born out from the conjugation between azo bridge (?N=N?) and aromatic ring system. The lone pairs in the studied molecules give rise to the third electronic absorption band that corresponds to weak forbidden, n??* transition.The solvent dependent maximum absorption band (?-?* transitions) shifts, ?max, were analyzed using a wide range of parameters such as refractive index, dielectric constant and Kamlet?Taft parameters (hydrogen bond donating ability (?) and hydrogen bond accepting ability (ß)). The electronic transitions are assigned and the solvent-induced spectral shifts have been analyzed in relation to the different solute?solvent interaction mechanism. The intermolecular interaction types in the azobenzene derivatives solutions have been established on the basis of a multiple linear regression analysis. The multi linear regression coefficients counter parted to peak maximum regression values have been described using SPSS 11.5.1 statistical package program. The obtained regression coefficients are in accordance with these of obtained OriginPro 7.5 program. The fitting coefficients obtained from this analysis allowed us to estimate the contribution of each type of interactions to the total spectral shifts in the studied solutions. It is observed that the spectral shifts of the ?-?* band of studied mono azo dyes were found to be mainly controlled by hydrogen bond acceptor parameter, with the exception for 3-((2,4-dihydroxyphenyl)diazenyl)-4-hydroxybenzenesulfonic acid and 2-((2-ethylphenyl)diazenyl)benzene-1,3,5-triol molecules.The effect on electronic absorption spectra of substituents located on orto-, meta- and para- positions of the studied azo-dyes molecules was discussed. The ?push-pull? character of the studied mono azo-dye was investigated. It is observed that 2-((2-ethylphenyl)diazenyl)benzene-1,3,5-triol molecule has exhibit the most ?push-pull? characteristics among the other studied azo-dyes.