Azobenzen içeren elektroaktif moleküllerin deneysel ve kuantum kimyasal hesaplama yöntemleri ile karakterizasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında, farklı azobenzen moleküllerin özellikleri ve spektroskopik davranışları karşılaştırmalı olarak deneysel ve hesaplama yöntemleri ile incelendi. Azobenzen türevlerinin en ilginç davranışlarından biri, Trans ve Cis yapıları arasında fotoizomerizasyon sirecinin oluşmasıdır. Üç çeşit yeni azobenzen içeren moleküler (Azo-Butyl, Azo-CF3 ve Azo-COEt edildi) başarılı bir şekilde sentezlendi ve deneysel olarak karakterize edildi. Moleküler yapısal özellikleri belirlemek, FT-IR (Fourier Transform Kızılötesi Spektroskopisi), NMR (Nükleer Manyetik Rezonans) ve UV-Vis (Görünür bölge ve Mor ötesi Spektroskopi) spektrum özelliklerini hesaplamak için Yoğunluk Fonksiyonel Teorisine (DFT) dayalı ab-initio simülasyonları gerçekleştirildi. Potansiyel enerji dağılımını (PED) kullanılarak titreşim modlarının atamaları yapıldı ve NMR spektrumları, Gauge-Invaryant Atomik Orbital (GIAO) yaklaşımı kullanılarak kloroform çözücü içinde analiz edildi. Uyarılmış durumların absorbans spektrumları, Zamana Bağlı Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (TD-DFT/Cam-B3LYP/6-31G(d,p)) kullanılarak diklorometan çözücü içinde elde edildi. Tüm moleküllerin enerji bant aralığı (???), iyonlaşma potansiyel enerjisi (??), elektron ilgisi (????), elektronegatiflik (?) ve kimyasal sertlik (?) gibi elektronik özellikleri Öncü Moleküler Orbital Teorisi (FMO) kullanılarak En Düşük Boş Moleküler Orbital (LUMO) ve En Yüksek Dolu Moleküler Orbital (HOMO) arasındaki etkileşim enerjisinden hesaplandı. Teorik sonuçların deneysel sonuçlarıyla karşılaştırılması, DFT yöntemlerinin mükemmel sonuçlar sağlayabileceğini göstermektedir.

In this thesis study, the comparative investigation of the properties and spectroscopycal behaviors of the different azobenzene-containing molecules has been studied by using experimental and computational methods. One of the most interesting behaviors of azobenzene derivatives is the formation of the photoizomerization process between trans and cis structures. Three kinds of novel azobenzene-containing molecules (Azo-Butyl, Azo-CF3 and Azo-COEt) have been successfully synthesized and characterized experimentally. The ab-initio simulations based on the Density Functional Theory (DFT) have been performed to determine the molecular structural properties and calculate the FT-IR (Fourier Transformation Infrared Spectroscopy), NMR (Nuclear Magnetic Rezonance) and UV-Vis (Ultraviolet-Visible Spectroscopy) spectral properties three molecules in two different isomers. The assigments of vibrational modes are made by using the potential energy distribution (PED) and the NMR spectra are analyzed within the chloroform solvent by using the Gauge-Invariant Atomic Orbital (GIAO). The absorbance spectra of the excited states have been attained within the dichloromethane solvent by using Time-Dependent Density Functional Theory (TD-DFT/Cam-B3LYP/6-31G(d,p)). The electronic properties of all molecules such as the energy gap (???), ionization potential energy (????), electron affinity (????), electronegativity (?) and chemical hardness (?) have been also calculated from the interaction energy between the Lowest Unoccupied Molecular Orbital (LUMO) and the Highest Occupied Molecular Orbital (HOMO) by using the Frontier Molecular Orbital Theory. The comparisons between the experimental and theoretical results indicate that DFT methods can provide excellent results.