(1-naftilmetiliden)izonikotinohidrazid molekülünün yapısal ve elektronik özelliklerinin teorik olarak incelenmesi

Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Iğdır University Journal of the Institute of Science and Technology Araştırma Makalesi / Research Article Iğdır Üni. Fen Bilimleri Enst. Der. / Iğdır Univ. J. Inst. Sci. & Tech. 8(2): 167-177, 2018 (1-naftilmetiliden)izonikotinohidrazid molekülünün yapısal ve elektronik özelliklerinin teorik olarak incelenmesi Güventürk UĞURLU1, Hacali NECEFOĞLU2 ÖZET: Bu çalışmada, (1-naftilmetiliden)izonikotinohidrazid molekülünün (I) kararlı konformerlerini belirlemek için, çalışılan molekülün konformasyon analizi Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT/B3LYP) metodu ile 6-311++G(d,p) temel seti kullanılarak incelendi. Bu molekülün iki kararlı durum konformerleri (C-I ve C-II) bulundu ve bu konformerler Hartree Fock HF/6-311++G(d,p) ve B3LYP/6-311++G(d,p) teori düzeyinde ve temel seti ile optimize edildi. Hesaplama sonuçları, I molekülünün en kararlı konformerinin C-I olduğunu gösterdi. Taban durumundaki C-I ve C-II konformerler için, dipol moment (μ), polarizebilite (α), birinci-derece hiperpolarizebilite (β), en yüksek dolu molekül orbital enerjileri (EHOMO), en düşük boş molekül orbital enerjileri (ELUMO) ve enerji farkı (ΔEg= ELUMO-EHOMO) her iki modelde 6-311++G (d,p) taban seti kullanılarak hesaplanmıştır. Bu enerjiler dikkate alınarak sertlik (η) ve elektronegatiflik (χ) parametreleri hesaplandı. Ayrıca, elde edilen optimize yapı ile GIAO yöntemine göre 1H-NMR ve 13C-NMR kimyasal kayma değerleri B3LYP / 311 + + G (2d, p) ve Hartree Fock HF / 6-31G teori düzeyinde hesaplandı. C-I ve C-II konformerleri için dipol moment değerleri, sırasıyla B3LYP / 6-311 ++ G (d, p) ile 2.05 ve 2.32 ve HF / 6-311 ++ G (d, p) 1.94 ve 2.32 Debye bulundu. I molekülünün yapısal parametreleri, literatürdeki verilerle karşılaştırıldı. Anahtar Kelimeler: DFT/B3LYP, HF, hiperpolarizebilite, (1-naftilmetiliden)izonikotinohidrazid, polarizebilite. ISSN: 2146-0574, e-ISSN: 2536-4618 DOI: 10.21597/jist.428365 Cilt/Volume: 8, Sayı/Issue: 2, Sayfa/pp: 167-177, 2018 Theoretical investigation on the structural and electronic properties of (1-naphthylmethylidene)isonicotinohydrazide molecule ABSTRACT: In this paper, in order to determine the stable conformers of (1-naphthylmethylidene) isonicotinohydrazide molecule (I), the conformational analysis of the molecule studied was investigated by Density Functional Theory (DFT/B3LYP) levels of theory using 6-311++G (d,p) basis set. The two stable states conformers (C-I and C-II) of the this molecule have been found and these conformers were optimized HF/ 6-311++G(d,p) and B3LYP/ 6-311++G(d,p) levels of theory and basis set. The computational results have shown that the most stable conformer of molecule I was as the C-I form. The dipole moment (µ), polarizability (α) and first order hyperpolarizability (β), the highest occupied molecular orbital energies (EHOMO), the lowest unoccupied molecular orbital energies (ELUMO) and energy gap (ΔEg= ELUMO-EHOMO) of C-I and C-II conformers have been calculated by using 6-311++G (d, p) basis set for both models at the ground state. The hardness (η) and electronegativity (χ) parameters were determined taking into account these energy values. Besides, 1H-NMR and 13C-NMR chemical shift values according to the method GIAO by obtained the optimized structure were calculated using B3LYP/311++G (2d,p) and HF/6-31G levels of theory. The dipole moment values for C-I and C-II conformers are calculated at 2.05 and 2.32 with DFT/B3LYP level of the theory 6-311++G (d, p) basis set and at the HF/6-311++G(d,p) 1.94, and 2.32 Debye, respectively. The structural parameters of molecule I compared with data in the literature. Keywords: DFT/B3LYP, HF, hyperpolarizability, (1-naphthylmethylidene)isonicotinohydrazide, polarizability 1 2 Güventürk UĞURLU (0000-0003-4171-7879), Kafkas Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, Kars, Türkiye Hacali NECEFOĞLU (0000-0003-2901-3748), Kafkas Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, Kars, Türkiye Sorumlu yazar/Corresponding Author: Güventürk UĞURLU, Geliş tarihi / Received: 21.08.2017 Kabul tarihi / Accepted: 26.12.2017 Güventürk UĞURLU ve Hacali NECEFOĞLU GİRİŞ Tüberküloz olarak adlandırılan bakterilerden kaynaklanan verem hastalığından yılda milyonlarca insan ölmektedir (Bloom et al., 1992; Sriram et al., 2009). XX. yüzyılın sonlarından itibaren mikrobiyal enfeksiyonların görülme sıklığının antimikrobiyal direnç sonucu arttığı müşahede edilmektedir (Judge et al., 2012; Sbarbaro, 1997). Bu nedenle verem tedavisinde kullanılan ilaçların yetersiz olması, bu ilaçlara direnç geliştirmiş patojenik mikroorganizmalara karşı etkin yeni sınıf bileşikler arayışı ve sentezi önem kazanıyor. B3 vitamini gibi bilinen nikotinik asidin isomeri olan izonikotinik asidin hidrazidi–izoniazid son yıllar verem hastalığının tedavisinde kullanılan beş ilaçtan biridir (Tajudeen et al., 2013). Etki mekanizması hücre (Shoeb et al., 1985; Zhang et al., 1992; Johnson et al., 1994) ve moleküler (Wahab et al., 2009) düzeyde incelenmiş izoniazid son yıllarda araştırmacıların dikkatini çekmektedir. İzoniazid türevlerinin antimikrobiyal etkinliğe sahip olduğu bilindikten (Bayrak et al., 2009) sonra çok sayıda izoniazid türevi sentezlenerek antimikobakteriyal, antiviral, antimikrobiyal aktiviteleri araştırılmaya başlandı (Slayden et al., 2000; Bottari et al., 2001; Maccari et al, 2002). Sentezlenen bazı isoniazid türevlerinin metal komplekslerinin de antimikrobiyal, antibakteriyal aktiviteleri test edildi (Prasad et al., 2009; Qurban, 2011; Kelode, 2013). Şu ana kadar bilinen izonikotinohidrazid türevi olan hidrazonların az bir kısmının kristal yapıları çözüldü (Yu et al., 2005; Naveenkumar et al., 2009; Bhat et al., 2012). Birçok metal iyonları ile kolayca dayanıklı kompleksler oluşturmalarından dolayı hidrazonlar anorganik kimyada önemli rol oynamaktadırlar. Biyoanorganik kimya alanındaki gelişmeler hidrazon komplekslerine ilgiyi artırdı. Sentezlenerek kristal yapısı çözülen ve Cu, Co, Ni ve Zn kompleksleri elde edilerek özellikleri incelenen hidrazonlardan biri de (1-naftilmetiliden) izonikotinohidrazid, C17H13N3O (I), molekülüdür (Kriza et al, 2010). Ligandların koordinasyon bileşiklerinin yapısını ve özelliklerini büyük ölçüde belirlemesinden dolayı ligand olarak kullanılan moleküllerin moleküler düzeyde yapısal parametreleri, elektronik ve diğer fiziksel özelliklerinin araştırılması önem taşımaktadır. Bu çalışmada, değişik metallerle kompleksleri elde edilen ve moleküler düzeyde yanlızca kristal yapısı çözülen I molekülünün yapısal parametreleri, μ, α, β, EHOMO, ELUMO ve ∆Eg=ELUMO-EHOMO ve değerleri DFT/ B3LYP ve HF metodları ve 6-311++ G(d,p) taban seti kullanılarak hesaplanmıştır. Çalışma sonucunda I molekülünün moleküler özellikleri belirlendi. Belirlenen bu önemli moleküler özellikler I ile yapılacak yeni çalışmalara yardımcı olunacaktır. Bu çalışmada incelenen I molekülünün kimyasal yapısı Şekil 1’de verilmiştir. Şekil 1. (1-naftilmetiliden)izonikotino (...truncated)