Theoretical Calculations of 3-(p-Methylbenzyl)-4-chloroacetylamino-4,5-dihydro-1H-1,2,4-Triazol-5-one Using B3LYP and HF Basis Sets

Kafkas Üniv Fen Bil Enst Derg. 5: 64-75, 2012 Theoretical Calculations of 3-(p-Methylbenzyl)-4-chloroacetylamino-4,5-dihydro1H-1,2,4-Triazol-5-one Using B3LYP and HF Basis Sets Gül ÖZDEMİR1, Gül KOTAN2, Muzaffer ALKAN3, Haydar YÜKSEK1, 1 2 Kafkas Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, Kars Kafkas Üniversitesi, Kars MYO, Laboratuvar Teknolojisi Bölümü, Kars 3 Kafkas Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, İlköğretim Bölümü, Kars Yayın Kodu: 5-5A ÖZET: Bileşik B3LYP/6311G (d,p) ve HF/6311G (d,p) temel setleri kullanılarak optimize edilmiştir. 1H-NMR ve 13C-NMR isotropic kayma değerleri Gaussian G09W paket programı kullanılarak GIAO metodu ile hesaplanmıştır. Deneysel ve teorik değerler δ exp=a+b. δ calc. eşitliğine göre grafiğe geçirilmiştir. Standart hata değerleri a ve b sabitlerinin regresyon katsayısı ile Sigmaplot programı kullanılarak bulunmuştur. Analiz edilen moleküllerin IR absorbsiyon frekansları iki metod ile hesaplanmıştır. Veda 4f programı teorik hesaplamada IR verilerini belirlemede kullanılmıştır. Deneysel ve elde edilen teorik değerler karşılaştırılmış ve regresyon analizi ile bulunan değerleri doğrulamıştır. 3-(p-metilbenzil)-4-kloroasetilamino-4,5-dihidro-1H-1,2,4-triazol-5-on molekülünün deneysel spektroskopik verileri literatürde tanımlanmıştır. Anahtar Kelimeler: GIAO, 6311G (d,p), Mulliken charge, B3LYP, HF ÖZDEMİR, KOTAN, ALKAN, YÜKSEK 65 Theoretical Calculations of 3-(p-Methylbenzyl)-4-chloroacetylamino-4,5-dihydro1H-1,2,4-triazol-5-one Using B3LYP And HF Basis Sets ABSTRACT: The compound was optimized by using the B3LYP/6311G (d,p) and HF/6311G (d,p) basis sets. 1H-NMR and 13C-NMR isotropic shift values were calculated by the method of GIAO using the program package Gaussian G09W. Experimental and theoretical values were inserted into the graphic according to equitation of δ exp = a+b. δ calc. The standard error values were found via Sigma Plot program with regression coefficient of a and b constants. IR absorption frequencies of analyzed molecule were calculated by two methods. The veda4f program was used in defining IR data, which were calculated theoretically. The experimental and the obtained theoretical values were compared and found by regression analyses that are accurate. Experimental spectroscopic data of 3-(p-methylbenzyl)-4-chloroacetylamino4,5-dihydro-1H-1,2,4-triazol-5-one molecule have been described in the literature. Keywords: 4,5-Dihydro-1H-1,2,4-triazol-5-one, B3LYP/6311G (d,p), HF/6311G (d,p), GIAO. e-mail: moleküllerin Giriş Teorik çalışmaların amacı deneysel kimyasal kapsamlı bir hesaplamaları Bunun Bilgisayar teorik geliştirilmiştir. Bu yöntemlerden olan kuantum Hartree-Fock (HF) (Öz Uyumlu Alan mekaniği oluşturur. Kuantum teorisi ile Teorisi) atom yörüngelerinde hareket hesaplamaların yapılan temelini pek çok yapılabilir. olarak bulunan değerleri desteklemektir. ortamında için şekilde yöntem 66 eden Theoretical Calculations of 3-(p-Methylbenzyl)……… elektronların ayrıştırılması için hareketlerinin kullanılan incelenebilir (Frisch ve ark., 2009). bir Çalışmada öncelikle B3LYP/6311G (d,p) yöntemdir (Apaydın, 1991; Jensen, 1999; ve HF/6311G (d,p) temel setleri ile Haken & Wolf, 2000). DFT Yoğunluk molekül optimize edilmiştir (Frisch ve Fonksiyoneli Teorisi, atom ve ark., 2009). Optimize olmuş yapının iki moleküllerin elektron yapılarını ve farklı set ile IR (infrared) absorbsiyon karşılıklı elektronların etkileşimini inceler frekans (Apaydın, 1991; Haken, 2000; Parr & hesaplanmış, Yang, 1989; B3LYP/6311G(d,p) Bartolotti & Flurchick, değerleri gaz bulunan için: fazında değerler 0.9688 ve 1989). Yoğunluk Fonksiyoneli Teorisi HF/6311G(d,p) için: 0.9059 uygun uyum (DFT) ve Hartree-Fock (HF) metotları faktörleri ile çarpılmıştır (Merrick ve ark., 4,5-dihidro-1H-1,2,4-triazol-5-on 2007). Teorik olarak elde edilen değerler, türevlerinin yapılarının tayin edilmesi, deneysel değerler (Yüksek ve ark., 2004) spektroskopik (IR ve NMR), elektronik ile karşılaştırılarak infrared spektrumları ve lineer olmayan optik özellikler gibi çizilmiştir. moleküler özellikleri araştırmak için ideal tanımlanmasında veda4f (Jamróz, 2004) metodlardır. programı kullanılmıştır. 1H-NMR ve 13C- Teorik IR verilerinin NMR isotropic kayma değerleri Gaussian Materyal ve Method G09W paket programı kullanılarak GIAO Bu çalışmada Gaussian 09W paket metodu ile hesaplanmıştır (Wolinski ve programı kullanılmıştır. Bu program ile ark., 1990). Elde edilen bu değerler ile atom deneysel değerler (Yüksek ve ark., 2004) ve moleküllerin optimizasyonları spektroskopik geometrik yapılabilir, tüm karşılaştırılarak aradaki fark değerleri özellikleri (IR, NMR) bulunmuş ve bu değerler δ exp=a+b. δ ÖZDEMİR, KOTAN, ALKAN, YÜKSEK calc. eşitliğine göre grafiğe geçirilmiştir. Sigmaplot programı kullanılarak a ve b N CH2 sabitleri regresyon katsayısı ile standart 3-(p-metilbenzil)-4-kloroasetilamino- N O NH C CH2CI O hata değerleri bulunmuştır. BULGULAR NH CH3 Şekil 1. Bileşiğin Kimyasal formülü 4,5-dihidro-1H-1,2,4-triazol-5-on Bileşiğinin Teorik Hesaplamaları Şekil 2. Bileşiğin optimize edilmiş moleküler yapısının gausview görünümü 67 68 Theoretical Calculations of 3-(p-Methylbenzyl)……… 1 Tablo 1. Bileşiğin TMS’ye göre H-NMR deneysel ve teorik (B3LYP, HF, B3LYP(DMSO) ve HF (DMSO)) kimyasal kayma değerleri (/ppm) No DFT/dmso HF/dmso No Deney. DFT/dmso HF/dmso Fark./DFT Fark/HF C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12 170,39 170,77 185,30 67,44 53,40 154,93 150,13 150,29 160,61 149,95 150,83 38,56 161,36 160,59 175,66 49,64 35,24 141,23 141,05 138,11 149,51 139,44 140,02 24,79 H13 H14 H15 H16 H17 H18 H19 H20 H21 H22 H23 H24 H25 11,84 11,22 4,28 4,28 3,66 3,66 7,12 7,12 7,12 7,12 2,26 2,26 2,26 8,02 8,20 4,47 4,19 4,54 4,33 8,02 7,96 8,04 8,01 3,13 2,62 3,12 7,11 6,41 4,24 4,17 3,91 3,56 7,85 7,74 7,86 7,87 2,71 2,73 2,29 3,82 3,02 -0,19 0,09 -0,88 -0,67 -0,90 -0,84 -0,92 -0,89 -0,87 -0,36 -0,86 4,73 4,81 0,04 0,11 -0,25 0,10 -0,73 -0,62 -0,74 -0,75 -0,45 -0,47 -0,03 R2 Değerleri: regresyon katsayısı ile Sigmaplot programı kullanılarak Bileşiğin B3LYP/6311G(d,p): 13 1 C: 0.9977, H: bulunmuştur. 0.9853; HF/6311G(d,p): 13C: 0.9960, 1H: Bileşiklerin herbiri için bulunan bu 0.9867, (DMSO): değerler Tablo 2’ de gösterilmiştir. a, b C: 0.9974, 1H: 0.9921; HF/6311G(d,p) ve R değerlerine göre teorik ve deneysel (DMSO): 13C: 0.9954, 1H: 0.9874. karbon Deneysel ve teorik değerler δ exp=a+b. δ oranları arasında a korelasyon değeri calc. eşitliğine göre grafiğe edilmiş ve lineer bir değişim göstermiştir. 13 B3LYP/6311G(d,p) ve proton kimyasal kayma standart hata değerleri a ve b sabitlerinin Tablo 2. Moleküllerinin Kimyasal Kayma Oranları İçin Korelasyon Değerleri 1 2 DFT HF R 0.7925 0.6451 H-NMR/DMSO S. error 1.5298 0.6128 a 1.2526 1.1566 b -1.4855 -0.3824 70 Theoretical Calculations of 3-(p-Methy (...truncated)