Density functional theory studies on molecular structures and vibrational spectra of transition metal complexes of aniline derivatives

Abstract

Son yıllarda, geçiş metal komplekslerinin moleküler özelliklerini incelemek için Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) umut verici bir tercih haline gelmiştir. Bu tezde DFT metodu kullanılarak anilin türevleri (p-toluidin ve m-toluidin) geçiş metal komplekslerinin bilgisayara dayalı hesaplamaları analiz edilmiştir. Geçiş metal kompleksleri ve ilgili DFT çalışmalarının literatür taraması ilk bölümde verilirken, DFT'nin anlaşılması için gerekli olan teorik bilgi de ikinci bölümde anlatılmıştır. Üçüncü bölüm, Gaussian 03 programı kullanılarak yapılan hesaplamalarda B3LYP/def2-TZVP seviyesinin tercihine değinir. P-toluidin ve m-toluidinin Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, ve Hg brom ve Ni, Zn ve Cd iyot komplekslerinin optimize edilmiş molekül yapıları, yük ve spin dağılımları, ve ayrıca titreşim frekansları detaylı olarak dördüncü bölümde verilmiştir. Komplexlerin kararlı geometrileri, ulaşılabilen her spin seviyesi dikkate alınarak elde edilmiştir. Yük dağılımı analizinde Mulliken, NBO ve APT yöntemleri kullanılmış olup, bizim moleküllerimiz için fiziksel olarak en anlamlı sonuç veren yöntem belirlenmiştir. Hesaplamaların sonucunda, titreşimsel band atalamarı iç kordinatlar türünden ifade edilip, % potensiyel enerji dağılımlarıyla (PED) birlikte verilmiştir. Ayrıca, ligandların, metal komplekslerinin titreşim modları üzerine etkisi izah edilmiştir. Ve son olarak bu çalışmanın önemli sonuçları beşinci bölümde özetlenmiştir.

In recent years, Density Functional Theory (DFT) has become a promising choice for investigating the molecular properties of transition metal complexes. This thesis analyzes computational studies on transition metal complexes of aniline derivatives (p-toluidine and m-toluidine) using DFT. A literature review on transition metal complexes and related DFT studies is presented in the first chapter, whereas an introduction to the theory behind DFT is explained in the second chapter. Chapter 3 mentions the choice of B3LYP/def2-TZVP level for calculations using Gaussian 03 program. Optimized molecular structures, charge, spin distributions and also vibrational frequencies of Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, and Hg bromide complexes, and Ni, Zn, and Cd iodide complexes of p-toluidine and m-toluidine are provided in a detailed manner in chapter 4. Stable complex geometries have been obtained considering each accessible spin state. Charge distribution analysis for the title compounds have been performed by means of Mulliken, NBO and APT methods, and physically most meaningful method for our compounds is explained. The vibrational band assignments are determined based on the computational results expressed in terms of internal coordinates with percent potential energy distributions (PED). The effects of the ligands on the vibrational modes of the metal complexes upon coordination are also elucidated. And finally significant outcomes of this study are summarized in chapter 5.