Experimental (FT-IR, NMR) and Theoretical (DFT/HF) Study of 3-(nPropyl)-4-(4-isopropylbenzylidenamino)-4,5-dihydro-1H-1,2,4-triazol-5-one Molecule

Abstract

In this study, 3-(n-Propyl)-4-(4-isopropylbenzylidenamino)-4,5-dihydro-1H-1,2,4-triazol-5-one was studied with the methods Density Functional Theory (DFT) and Hartree Fock (HF) using the basis set 6-31G(d,p) in the Gaussian 09W program. First, the most stable three-dimensional shape of the molecule was drawn using the GaussView5.0 program. Based on the structure of this optimized molecule,"the geometric properties (bond angle and length), the thermodynamic properties entropy (S), thermal energy (E), thermal capacity (CV), the electronic properties (ionization potential (I) and chemical hardness softness, electronegativity (χ), electron affinity (A), electrophilic and nucleophilic index), the highest occupied molecular orbital (HOMO) and the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energies and energy difference between these orbitals ΔEg, spectroscopic properties"(FT-IR, 13C/ 1H-NMR, UV-vis) were calculated with DFT/ HF 6-31G(d,p). FT-IR vibration frequency values were calculated from the Veda4f program. The theoretical IR vibration frequency values were compared with the experimental IR values recorded in the literature. Theoretical calculations of 13C/ 1H-NMR spectral data were performed in gas and solvent (DMSO) phase and regression analyzes were performed by comparison with experimental values. R2 values were compared and regression graphs were created. In addition, the total energy of the molecule, dipole moment, Mulliken atomic charge values, molecular electron potential, total density, surface maps of molecule were determined. The electrophilic and nucleophilic regions of the structure were confirmed. 

Keywords

• DFT
• HF
• GIAO
• 6-31G (d.p)
• Veda 4f

3-(n-Propil)-4-(4-izopropilbenzilidenamino)-4,5-dihidro-1H-1,2,4-triazol-5- on Molekülünün Deneysel (FT-IR, NMR) ve Teorik (DFT/HF) Çalışması

Abstract

Bu çalışmada, 3-(n-Propil)-4-(4-izopropilbenzilidenamino)-4,5-dihidro-1H-1,2,4-triazol-5-on Gaussian 09W programında Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) ve Hartee Fock (HF) metotları ile 6-31G(d,p) temel seti kullanılarak incelenmiştir. Bunun için öncelikle, molekülün en kararlı üç boyutlu formu GaussView5.0 programı ile çizilmiştir. Bu optimize olmuş molekülün yapısından yola çıkarak molekülün geometrik özellikleri (bağ açı ve uzunluğu), termodinamik özellikleri entropi (S), termal enerji (E), termal kapasite (CV)), elektronik özellikleri iyonlaşma potansiyeli (I), kimyasal sertlik-yumuşaklık, elektronegatiflik (χ), elektron ilgisi (A), elektrofilik ve nükleofilik indeks), yüksek enerjili dolu moleküler orbital (HOMO) ve düşük enerjili boş moleküler orbital
(LUMO) enerjileri ve bu orbitaller arasındaki enerji farkı ΔEg, spektroskopik özellikleri (FT-IR, 13C/1H-NMR) DFT/ HF 6-31G(d,p) ile hesaplanmıştır. FT-IR titreşim frekans değerleri hesaplamasında Veda4f programından faydalanılmıştır. Teorik IR tireşim frekans değerleri ile literatürde kayıtlı olan deneysel IR değerleri karşılaştırılmıştır. 13C/1H-NMR spektral verilerinin teorik hesaplaması gaz ve çözücü (DMSO) fazında yapılmıştır ve deneysel değerler ile karşılaştırılarak regrasyon analizleri yapılmıştır. Bulunan R2 değerleri mukayese edilerek
regrasyon grafikleri oluşturulmuştur. Bunlardan başka, molekülün toplam enerjisi, dipol momenti, mulliken atomik yük değerleri, moleküler elektron potansiyel, toplam yoğunluk, molekülün yüzey haritaları belirlenmiştir. Molekülün elektrofilik ve nükleofilik bölgeleri tespit edilmiştir

Keywords

• DFT
• HF
• GIAO
• 6-31G(d
• p)
• Veda4f

References

1. Asiri A.M., Khan S.A. (2010). Molecules, 15, 6850.
2. Beytur M., Yüksek, H. (2014). Yeni 3-(3-Klorobenzil)-4-(3-sinnamoiloksibenzilidenamino)-4,5-Dihidro-1H-1,2,4-triazol-5-on Bileşiğinin Gaussian Programı Kullanılarak Spektroskopik Özelliklerinin İncelenmesi. Caucasian Journal of Science, 1(1), 149-166.
3. Boraei A.T.A., Gomaa M.S., Ashry S.H., Duerkop A. (2017). Eur. J. Med. Chem. 125, 360–371.
4. Dennington, R., Keith, T., Millam, J. (2009). GaussView. Version 5. Semichem Inc. Shawnee Mission KS.
5. Ditchfield R. (1972). J. Chem. Phys., 56, 5688-5691.
6. El-Sharief A.M., Moussa Z. (2009). Eur. J. Med. Chem., 44, 4315.
7. Frisch, M.J., Trucks, G.W., Schlegel, HB., Scuseria, GE., Robb, MA., Mennucci, B., Petersson, GA., Nakatsuji, H., Caricato, M., Li, X. et al. (2009). Gaussian 09. Revision C.01. Gaussian. Inc. Wallingford. CT.
8. Jamróz, M.H. (2004). Vibrational Energy Distribution Analysis. VEDA 4 program, Warsaw.

9. Jin R.Y., Zeng C.Y., Liang X.H., Sun X.H., Liu Y.F., Wang Y.Y., Zhou S. (2018). Design, synthesis, biological activities and DFT calculation of novel 1,2,4-triazole Schiff base derivatives. Bioorganic Chemistry, 80, 253-260.
10. Kemer G. (2015). Bazı Yeni Heterosiklik Bileşiklerin Sentezi ve Bazı Özelliklerinin İncelenmesi Üzerine Bir Çalışma. Doktora Tezi. Kafkas Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kars.
11. Kumar K.S., Ganguly S., Veerasamy R., De Clercq E. (2010). Synthesis, antiviral activity and cytotoxicity evaluation of Schiff bases of some 2-phenyl quinazoline-4 (3)-H-ones, Eur. J. Med. Chem., 45 (11), 5474-5479.
12. Mari S.K., Bantwal S.H., Nalilu S.K., (2008). Eur. J. Med. Chem., 43, 309–314.
13. Medetalibeyoğlu H., Özdemir G., Yüksek H. (2018). The Investigation of Spectral and Theoretical Properties of 2-(3-Cyclopropyl-4,5-dihydro-1H-1,2,4-triazol-5-on-4-yl-iminomethyl) Benzoic Acid by Using B3LYP/HF 6-31g (d,p) Basis Set. Der Pharma Chemica, 10(8), 157-169.
14. Merrick, J.P., Moran, D., Radom, L. (2007). An Evaluation of Harmonic Vibrational Frequency Scale Factors. Journal of Physical Chemistry, 111(45), 11683-11700.
15. Ocak N., Çoruh U., Kahveci B., Şaşmaz S., Vazquez-Lopez E.M., Erdönmez A. (2003). 1- Acetyl-3-(p-chlorobenzyl)-4-(p-chlorobenzylidenamino)-4,5-dihydro-1H-1,2,4- triazol-5-one. Acta Crystallographica Section E. 59(6), 750-752.
16. Patel R.V., Park, S.W. (2014). Eur. J. Med. Chem., 71, 24–30.
17. Ustabas R., Çoruh U., Sancak K., Ünver Y., Vazquez-Lopez EM. (2007). 1-(benzoylmethyl)-4-[(2,4-dichlorobenzylidene)amino]-3-(2-thienylmethyl)4,5-dihydro-1H-1,2,4-triazol-5-one. Acta Crystallographica Section E. 63, 2982- 3051.
18. Upmanyu N., Gupta J.K., Shah K., Mishra P. (2011). J. Pharm. Bioallied Sci., 3(2), 259-265.
19. Wolinski, K., .Hilton, J.F., Pulay, P.J. (1990). Efficient implementation of the gauge-independent atomic orbital method for NMR chemical shift calculations. Journal of the American Chemical Society, 112, 512.
20. Yüksek, H., Kotan, G., Medetalibeyoğlu, H., Gürbüz, A., Alkan M. (2017). B3LYP ve HF Temel Setleri Kullanılarak Bazı 3-Alkil-4-(2-asetoksi-3-metoksibenzilidenamino)-4,5-dihidro-1H-1.2.4-triazol-5-on Bileşiklerinin Deneysel ve Teorik Özelliklerinin İncelenmesi. CBÜ Fen Bil. Dergi, Cilt 13, Sayı 1, 193-204.
21. Yüksek, H., Gursoy-Kol, Ö., Kemer, G., Ocak, Z., Anıl, B. (2011). Synthesis and in-vitro antioxidant evaluation of some novel 4-(4-substituted)benzylidenamino-4,5-dihydro-1H-1,2,4-triazol-5-ones. Indian J. Heterocy. Chemistry, 20, 325-330.