Density functional theory studies on structural and spectral characteristics of o-anisidine

Abstract

o-Anisidin molekülünün geometrik yapısı, titreşim (IR ve Raman), UV-Vis elektronik soğurma ve NMR (13C ve 1H) spektrumları yoğunluk fonksiyonel teori ile B3LYP yoğunluk fonksiyoneli ve 6-311++G** temel kümesi kullanılarak elde edildi. o-Anisidinin oda sıcaklığında amino grubunun düzlemsel olmamasından kaynaklanan aynı enerjetik kararlığa sahip iki konformeri bulundu. o-Anisidinin bütün normal modları iç hareketlerin yüzdelik katkıları verilerek tanımlandı. o-Anisidinin elektronik soğurma spektrumundaki bütün ana geçişler hesap sonuçlarına dayalı olarak tanımlandı. Çözeltinin özellikle dolu olmayan moleküler orbitalleri etkileyerek bütün elektronik soğurma bandlarını uzun dalgaboylarına kaydırdığı bulundu. Çözeltinin ayrıca o-anisidinin iyonlaşma potansiyelini arttırırken elektron ilgisini azalttığı bulundu. o-Anisidinin kimyasal kayma hesaplamaları deneysel 13C ve 1H NMR sinyallerinin kesin tanımına yol açmıştır. Öncül moleküler orbital, moleküler elektrostatik potansiyel haritası, ve atomik yük (Mulliken, ESP ve NBO) analizleri o-anisidinin hem global hemde atomik seviyedeki özelliklerinin ortaya konulmasını sağlamıştır. o-Anisidinin deneysel ve teorik spektral verileri arasındaki yüksek korelasyon bu çalışmada takip edilen hesap protokollerinin benzer moleküllerin spektroskopik karakteristiklerinin bulunmasında kullanılabileceğini göstermektedir.

The molecular structures, and vibrational spectra (IR and Raman), UV-Vis electronic absorption spectra, and NMR spectra (13C and 1H) of o-anisidine have been investigated in terms of density functional theory by using B3LYP as a density functional and 6-311++G** as a basis set. Two stable and virtually degenerate conformers arising from non-planarity of the amino group have been located at the room temperature for o-anisidine. The calculated spectroscopic characteristics of these conformers have been found almost identical. All normal modes of o-anisidine have been assigned expressing percent contributions of the internal motions. All main transitions in the electronic absorption spectrum of o-anisidine have been assigned in terms of the present calculations. Solution has been shown to affect the unoccupied orbitals of o-anisidine drastically, which shift all electronic absorption bands to longer wavelengths. Solution increases ionization potential of o-anisidine but decreases its electron affinity. The present chemical shift calculations allow certain assignments of the experimental 13C and 1H NMR signals of o-anisidine. The frontier molecular orbital, molecular electrostatic potential map, and atomic charge (Mulliken, ESP, and NBO) analyses have been shown useful in estimating both global and atom-in-molecule characteristics of o-anisidine. The high correlations between experimental and the present computational spectral data allow one to follow the computational route presented in this study for studying spectroscopic characteristics of analogous compounds.