A QUANTUM CHEMICAL STUDY ON 2-HYDROXY-6-[(4-HYDROXYPHENYLAMINO)METHYLENE]CYCLOHEXA-2,4-DIENONE

Year 2015, Issue: 2015 Özel Sayısı, 127 - 138, 15.01.2016

Özkan Kalfa Fatih Tekin , Başak Koşar Cem Cüneyt Ersanlı

Abstract

This work presents a quantum chemical computational
study on the tautomeric forms of 2-Hydroxy-6-[(4-hydroxyphenylamino)methylene]cyclohexa-2,4-dienone,
(I), an o-hydroxy Schiff base compound. The calculated bond lengths, bond
angles and the torsion angles of the keto-amine tautomeric form of the title
compuond were compared with the experimental counterparts. The second order
non-linear optical properties were calculated for both keto-amine and
enol-imine tautomeric forms of the molecule. The thermodynamic properties were
examined at different temperature values in the range of 100-1000 K. The
natural bond orbital (NBO) analysis and optimization in different solvents were
processed to understand the electronic structure. B3LYP hybrid functional and
the 6-31G(d,p) basis set were used in all the quantum chemical calculations in
this work.

Keywords

Schiff base, keto-enol tautomerizm, DFT, NBO, non-lineer optical properties

2-HİDROKSİ-6-[(4-HİDROKSİFENİLAMİNO)METİLEN]SİKLOHEKZA-2,4-DİYENON’UN KUANTUM KİMYASAL HESAPLAMALARI ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA

Abstract

Bu çalışmada, bir Schiff bazı bileşiği olan
2-Hidroksi-6-[(4-hidroksifenilamino)metilen]siklohekza-2,4-diyenon (I)’ un
kuantum kimyasal hesaplamalar ile karakterizasyonu sunulmaktadır. (I)  molekülünün keto tautomerik formunun  deneysel (X-ışınları) geometrik parametreleri^[1]
yani bağ uzunlukları, bağ açıları ve torsiyon açıları teorik geometrik
parametre değerleri ile kıyaslanmıştır. Molekülün hem enol hem de keto
tautomerik formdaki yapıları için çizgisel olmayan optik özellikleri (dipol
moment, polarizasyon, ikinci dereceden polarizasyon)  ve elektronik özellikleri hesaplanmış, 100 K
ile 1000 K sıcaklık aralığında termodinamik özellikleri incelenmiş ve doğal bağ
orbitali (NBO) analizleri yapılmıştır. Enol ve keto formların elektronik yapıları
hesaplanırken farklı çözücü ortamlarının özelliklere etkisinin anlaşılması için
hesaplamalar gaz fazında ve kloroform çözücü fazında yürütülmüştür. Bütün
kuantum kimyasal hesaplamalar B3LYP hibrit fonksiyoneli ve 6-31G(d,p) baz seti
kullanılarak yoğunluk fonksiyoneli teorisi (YFT) ile hesaplanmış ve
yorumlanmıştır.

Keywords

Schiff bazı, keto-enol tautomerizmi, YFT, MEP, NBO, çizgisel olmayan optik özellikler

References

• [1] B. Koşar, O. Büyükgüngör, Ç. Albayrak ve M. Odabaşoğlu, 3-Hidroksi-6-[(4-hidroksifenilamino)metilen]siklohekza-2,4-diyenon, Acta Cryst. (2004). C 60, o458-o460.
• [2] Cohen MD, Schmidt GMJ, Flavian S, J Chem Soc 2041, 1964.
• [3] Hadjoudis E, Vitterakis M, Mavridis IM, Tetrahedron 43:1345, 1987.
• [4] Moustakali-Mavridis, I, Hadjoudis E, Mavridis A, Acta Cryst B34:3709, 1978.
• [5] Lozier RH, Bogomolni RA, Stoeckenius W, Biophys J 15:955, 1975.
• [6] Hodnett EM, Dunn WJ, J Med Chem 13:768, 1970.
• [7] Calligaris M, Randaccio L, in Wilkinson G. (ed.), Comprehensive Coordination Chemistry, Vol. 2, Pergamon Press, London, 1987.
• [8] Garnovski AD, Nivorozhkin AL, Minkin VI, Coord Chem Rev126:1, 1993.
• [9] Hadjoudis E, Mol Eng 5(4):301, 1995.
• [10] Alivisatos AP, Barbara PF, Castleman AW, Chang J, Dixon DA, Klein ML, McLendon GL, Miller JS, Ratner MA, Rossky PJ, Stupp SI, Thompson ME, Advanced Materials 10(16):1297, 1998.
• [11] Dalton L, Adv Polym Sci 158:1, 2002.
• [12] A. Özek, Albayrak Ǹ, Odabaşoğlu M, Büyükgüngör O, Acta Cryst C 63:o177, 2007.
• [13] Tanak H, Ağar A, Yavuz M, J Mol Model 16(3):577, 2010.
• [14] Pavlovic G, Sosa JM, Acta Cryst C 56:1117, 2000.
• [15] Karabiyik H, Ocak- İskeleli N, Petek H, Albayrak Ç, Ağar E, J Mol Struct 873:130, 2008.
• [16] Temel E, Albayrak Ç, Büyükgüngör O, Odabaşoğlu, M, Acta Cryst E 62:o4484, 2006.
• [17] Petek H, Albayrak Ç, Ocak-İskeleli N, Ağar E, Şenel İ, J Chem Cryst 37:285, 2007.
• [18] Ziegler T, Pure Appl Chem 63:873, 1991.
• [19] Johnson BG, Gill PMW, Pople JA, J Chem Phys 98:5612, 1993.
• [20] Gill PMW, Johnson BG, Pople JA, Frisch MJ, Chem Phys Letters 197:499, 1992.
• [21] Koşar B, Albayrak Ç, Odabaşoğlu M, Büyükgüngör O, Acta Cryst E 61:2106, 2005.
• [22] Lee C, Yang W, Parr RG, Phys Rev B 37:785, 1988.
• [23] Becke AD, J Chem Phys 98:5648, 1993.
• [24] Hariharan PC, Pople JA, Theor Chim Acta 28:213, 1973.
• [25] Ditchfield R, Hehre WJ, Pople JA, Theor Chim Acta 28:213, 1971.
• [26] Frisch MJ et al., Gaussian, Inc., Walllingford CT, 2004.
• [27] Dennington II R, Keith T, Milliam J, GaussView, Version 4.1.2, Semichem Inc., Shawnee Mission, KS, 2007.
• [28] Gledening ED, Badenhoop JK, Reed AE, Carpenter JE, Weinhold F, NBO Version 3.1, Theoretical Chemistry Institute, University of Wisconsin, Madison, WI, 1996.
• [29] Sajan D, Hubert J, Jayakumar VS, Zaleski J, J Mol Struct 785:43, 2006.
• [30] Powel CE, Humphrey MG, Coord Chem Rev 248:725, 2004.
• [31] Thanthiriwatte KS, Nalin de Silva KM, J Mol Struct: Theo Chem 617:169, 2002.
• [32] Fang L, Yang GC, Qiu YQ, Su ZM, Theor Chem Account 119: 329, 2008.
• [33] Karakaş A, Ünver H, Elmali A, J Nonlinear Optical Physics and Materials 16:91, 2007.
• [34] Pearson RG, Proc Natl Acad Sci 83: 8440, 1986.
• [35] Weinhold F, Landis CR, Chemistry Education: Research and Practice in Europe 2(2):91, 2001.