Çinko(II) 4-Siyanobenzoat Komplekslerinin Yapısal ve Elektronik Özelliklerinin Düzenlenmesinde Ko-Ligandların Rolünün Ortaya Konulması: DFT Yaklaşımından Elde Edilen Bulgular

Ömer Aydoğdu; Füreya Elif Öztürkkan

doi:10.31466/kfbd.1820546

EN TR

Unveiling the Role of Co-Ligands in Modulating Structural and Electronic Properties of Zinc(II) 4-Cyanobenzoate Complexes: Insights from a DFT Approach

Abstract

In this study, two zinc(II) complexes containing 4-cyanobenzoate anions and different ligands, nicotinamide (Complex 1) and N,N'-diethylnicotinamide (Complex 2), were comparatively investigated using both experimental and theoretical approaches. Structural data obtained by single-crystal X-ray diffraction (XRD) analysis show a high degree of agreement with optimization results achieved using the B3LYP functional and the LANL2DZ basis set. The minor deviations (0.02–0.08 Å) observed between the experimental and theoretical Zn–O/N bond lengths were attributed to crystal packing effects and gas-phase computational conditions. Frontier molecular orbital (FMO) analysis revealed that the nature of the co-ligand significantly affects the HOMO–LUMO distribution, band gap, and charge transfer mechanisms. The nicotinamide-containing complex (1) exhibits a narrower band gap (4.60 eV), higher dipole moment (310.24 D), and dominant LMCT/LMLCT character, indicating a more polar and reactive structure. In contrast, the N,N'-diethylnicotinamide Complex 2 displays zero dipole moment, a wider band gap (4.86 eV), and enhanced MLCT contribution, reflecting a more symmetric and stable electronic configuration. Molecular electrostatic potential (MEP) maps further confirm these findings, demonstrating electrostatic asymmetry for Complex 1 and a balanced, symmetric charge distribution for Complex 2. Overall, the results clearly demonstrate that the electronic and steric nature of the co-ligand plays a decisive role in determining the electronic structure, charge transfer behavior, and stability of zinc(II) complexes.

Keywords

Density Functional Theory (DFT), Zinc(II) complex, 4-Cyanobenzoate, N-Donor Ligand

Çinko(II) 4-Siyanobenzoat Komplekslerinin Yapısal ve Elektronik Özelliklerinin Düzenlenmesinde Ko-Ligandların Rolünün Ortaya Konulması: DFT Yaklaşımından Elde Edilen Bulgular

Abstract

Bu çalışmada, çinko(II) iyonu ile 4-siyanobenzoat anyonunun nikotinamid (Kompleks 1) ve N,N'-dietilnikotinamid (Kompleks 2) ligandlarıyla oluşturduğu iki farklı kompleksin deneysel ve teorik özellikleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Tek kristal X-ışını kırınımı (XRD) analizi ile elde edilen yapısal veriler, B3LYP fonksiyoneli ve LANL2DZ temel seti kullanılarak gerçekleştirilen optimizasyon sonuçlarıyla yüksek oranda uyum göstermektedir. Zn–O ve Zn–N bağ uzunlukları arasındaki küçük farklar (0.02–0.08 Å), kristal paketlenme etkileri ve gaz fazı hesaplama koşullarıyla ilişkilendirilmiştir. Sınır moleküler orbital (FMO) analizi, ko-ligandın elektronik yapısının komplekslerin en yüksek dolu moleküler orbital (HOMO) ile en düşük boş moleküler orbital (LUMO) dağılımını, bant aralığını ve yük transfer mekanizmasını belirgin biçimde etkilediğini ortaya koymuştur. Nikotinamid içeren Kompleks 1, daha dar bant aralığı (4,60 eV), yüksek dipol momenti (310,24 D) ve belirgin liganddan metale yük transferi transferi (LMCT)/ ligand–metal–ligand yük transferi (LMLCT) karakteriyle daha reaktif ve polar bir yapı sergilerken; N,N'-dietilnikotinamid içeren Kompleks 2, sıfır dipol momenti, geniş bant aralığı (4,86 eV) ve güçlü metalden liganda yük transferi (MLCT) katkısı ile daha kararlı ve simetrik bir elektronik düzen göstermektedir. Moleküler elektrostatik potansiyel (MEP) haritaları, Kompleks 1’de belirgin elektrostatik asimetriyi, Kompleks 2’de ise simetrik yük dağılımını doğrulamaktadır. Elde edilen bulgular, ko-ligandın doğasının çinko merkezli komplekslerde elektronik yapı, yük transferi ve kararlılık özellikleri üzerinde belirleyici rol oynadığını açıkça göstermektedir.

Keywords

Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT), Çinko(II) kompleksi, 4-Siyanobenzoat, N-Donör Ligand

Supporting Institution

There is no supporting institution.

Ethical Statement

Research and publication ethics were followed in the study.

Thanks

The numerical calculations reported in this paper were fully/partially performed at TUBITAK ULAKBIM, High Performance and Grid Computing Center (TRUBA resources).

References

Akbaba, G. B., Öztürkkan, F. E., Teymouri, E., Hökelek, T., & Necefoğlu, H. (2026). Unveiling the structural and electronic features of a hexamethylenetetramine complex of zinc 3-hydroxybenzoate: Crystal structure, hirshfeld surface, DFT, and molecular docking studies. Inorganica Chimica Acta, 591, 123013. https://doi.org/10.1016/j.ica.2025.123013
Akduran, N., Necefoğlu, H., Aydoğdu, Ö., & Hökelek, T. (2016). Crystal structure of trans-diaquabis (4-cyanobenzoato-κO) bis (N, N-diethylnicotinamide-κN) zinc (II). Structure Reports, 72(10), 1374-1376.
Aktaş, V., Maracı, A., Necefoğlu, H., & Özbek, F. E. (2015). Synthesis and Characterization of Mix-Ligand Complexes of Metal(II) 4- Ethylbenzoates. Afyon Kocatepe University Journal of Sciences and Engineering, 15(2), 1-7. https://doi.org/10.5578/fmbd.9696
Arıcı, M., Yeşilel, O. Z., Acar, E., & Dege, N. (2017). Synthesis, characterization and properties of nicotinamide and isonicotinamide complexes with diverse dicarboxylic acids. Polyhedron, 127, 293-301. https://doi.org/10.1016/j.poly.2017.02.013
Aşkın, G. Ş., Necefoğlu, H., Yılmaz Nayir, G., Çatak Çelik, R., & Hökelek, T. (2015). Crystal structure of triaqua (4-cyanobenzoato-κ2O, O′)(nicotinamide-κN1) zinc 4-cyanobenzoate. Structure Reports, 71(6), 684-686.
Becke, A. D. (1988). Density-functional exchange-energy approximation with correct asymptotic behavior. Physical Review A, 38(6), 3098-3100. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.38.3098
Becke, A. D. (1993). Density-functional thermochemistry. III. The role of exact exchange. The Journal of chemical physics, 98(7), 5648-5652.
Hay, P. J., & Wadt, W. R. (1985). Ab initio effective core potentials for molecular calculations. Potentials for the transition metal atoms Sc to Hg. The Journal of chemical physics, 82(1), 270-283.
Jin, S., Wang, D., Linhe, Q., Fu, M., Wu, S., & Ren, J. (2013). Crystal and Molecular Structure of Two Organic Acid–Base Salts from Nicotinamide and Aromatic Acids. Journal of Chemical Crystallography, 43(5), 258-265. https://doi.org/10.1007/s10870-013-0413-2
Köse, D. A., Kaya, A., & Necefoǧlu, H. (2007). Synthesis and characterization of bis(N,N-diethylnicotinamide) m-hydroxybenzoate complexes of Co(II), Ni(H), Cu(II), and Zn(II). Russian Journal of Coordination Chemistry, 33(6), 422-427. https://doi.org/10.1134/S1070328407060073

Köse, D. A., Necefoglu, H., & Icbudak, H. (2008). Synthesis and characterization of N,N-diethylnicotinamide-acetylsalicylato complexes of Co(II), Ni(II), Cu(II), and Zn(II). Journal of Coordination Chemistry, 61(21), 3508-3515. https://doi.org/10.1080/00958970802074555
Lee, C., Yang, W., & Parr, R. G. (1988). Development of the Colle-Salvetti correlation-energy formula into a functional of the electron density. Physical Review B, 37(2), 785-789. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.37.785
M. Frisch, GT, H. Schlegel, G. Scuseria, M. Robb, J. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H. Hratchian, A. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, J. Montgomery, J. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. Heyd, E. Brothers, K. Kudin, V. Staroverov, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J. Burant, S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, J. Millam, M. Klene, J. Knox, J. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. Stratmann, O. Yazyev, A. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. Ochterski, R. Martin, K. Morokuma, V. Zakrzewski, G. Voth, P. Salvador, J. Dannenberg, S. Dapprich, A. Daniels, Farkas, J. Foresman, J. Ortiz, J. Cioslowski, D. Fox. (2009). Gaussian 09, Revision B.01, Gaussian 09, Revision B.01, Gaussian, Inc. Wallingford CT.
Metwaly, A. M., Elkady, H., Elgammal, W. E., Yousef, R. G., Husein, D. Z., Soliman, O. A., Hagras, M., Alsfouk, B. A., Elkaeed, E. B., & Eissa, I. H. (2025). Innovative Nicotinamide-Dihydrothiadiazole Compounds for Targeting VEGFR-2: Design, Synthesis, and Mechanistic Exploration in Breast Cancer Treatment. ChemistrySelect, 10(25), e01319. https://doi.org/10.1002/slct.202501319
Moncol’, J., Palicová, M., Segl’a, P., Koman, M., Melnı́k, M., Valko, M., & Glowiak, T. (2002). Structure and spectral study of copper(II) pyridinecarboxylates: Crystal and molecular structure of trans-diaqua-bis(N,N-diethylnicotinamide-N)bis(2-chloronicotinate-O)copper(II). Polyhedron, 21(4), 365-370. https://doi.org/10.1016/S0277-5387(01)01003-8
Nashre-ul-Islam, S. Mohd., Borah, K. K., Öztürkkan, F. E., Raza, M. A., Ashraf, A., Sidhom, P. A., El-Tayeb, M. A., Ibrahim, M. A. A., & Rabee, M. M. (2025). Planar π‒π stacking interactions stabilized 3D structure of a dimeric Zn(II) complex: Crystal structure, DFT calculations, and anti-Alzheimer and anti-Parkinson potentials. Journal of Molecular Structure, 1323, 140746. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2024.140746
Necefoglu, H., & Öztürkkan, F. E. (2024). Evaluation of the Crystal Structures of Cobalt Arylcarboxylates Complexes Containing Nicotinamide, İsonicotinamide,.
Ozimiński, W. P., Garnuszek, P., Bednarek, E., & Dobrowolski, J. C. (2007). The platinum complexes with histamine: Pt (II)(Hist) Cl2, Pt (II)(Iodo-Hist) Cl2 and Pt (IV)(Hist) 2Cl2. Inorganica chimica acta, 360(6), 1902-1914.
Özdemir, M. (2025). Designing Functional Coordination Motif: Structural and Electronic Insights from a Nicotinamide-Co(II) Complex. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences, 37(4), 371-384. https://doi.org/10.7240/jeps.1794749
Özdemir, N., Dayan, O., Dinçer, M., & Çetinkaya, B. (2012). Copper(II) and cobalt(II) complexes of 2,6-diacetylpyridine bis(O-methyloxime): A theoretical investigation. Journal of Structural Chemistry, 53(2), 251-259. https://doi.org/10.1134/S0022476612020072
Öztürkkan, F. E., Özdemir, M., Akbaba, G. B., Sertçelik, M., Yalçın, B., Necefoğlu, H., & Hökelek, T. (2022). Synthesis, crystal structure, potential drug properties for Coronavirus of Co(II) and Zn(II) 2-chlorobenzoate with 3-cyanopyridine complexes. Journal of Molecular Structure, 1250, 131825. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2021.131825
Şahin, Z. S., Şahin, O., Dağlı, Ö., & Köse, D. A. (2016). Diphenic acid/nicotinamide complexes of CoII, CuII and ZnII. Synthesis and structural investigation. Polyhedron, 117, 214-223. https://doi.org/10.1016/j.poly.2016.05.051
Tahiroğlu, V., Gören, K., & Bağlan, M. (2025). In Silico drug evaluation by molecular docking, ADME studies and DFT calculations of 2-(6-chloro-2-(4-chlorophenyl)imidazo[1,2-a]pyridin-3-yl)-N, N-dipropylacetamide. BMC Pharmacology and Toxicology, 26(1), 116. https://doi.org/10.1186/s40360-025-00958-4
Tahiroğlu, V., Gören, K., Yıldıko, Ü., & Bağlan, M. (2024). IInvestigation, structural characterization and evaluation of the biological potency by molecular docking of amoxicillin analogue of a schiff base molecule. International Journal of Chemistry and Technology, 8(2), 190-199.
Wu, K., Liu, P., Zhou, Z., Lin, C., & Zhuang, B. (2004). First-principle study on polarizability and hyperpolarizability of a transition metal cluster, [Mo2S3(C6H11)3(CO)6]·N(C2H3)4. Journal of Computational Methods in Sciences and Engineering, 4(3), 451-459. https://doi.org/10.3233/JCM-2004-4320
Yildirim, T., Köse, D. A., Avci, G. A., Şahin, O., & Akkurt, F. (2019). Novel coordination compounds: Mn(II), Co(II), Ni(II), Cu(II), and Zn(II) cations with acesulfame/ N,N -diethylnicotinamide ligands. Journal of Coordination Chemistry, 72(22-24), 3502-3517. https://doi.org/10.1080/00958972.2019.1705970
Yurdakul, Ö., Şahin, Z. S., Köse, D. A., Şahin, O., & Akkurt, F. (2020). Novel monoanionic diphenate-nicotinamide/N, N-diethylnicotinamide complexes of NiII, ZnII. Synthesis, structural investigations and hydrogen adsorption study. Journal of Molecular Structure, 1218, 128514.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Physical Chemistry (Other)

Journal Section

Research Article

Authors

Ömer Aydoğdu ^*
0000-0002-8696-2731
Türkiye

Füreya Elif Öztürkkan
0000-0001-6376-4161
Türkiye

Publication Date

June 10, 2026

Submission Date

November 9, 2025

Acceptance Date

February 10, 2026

Published in Issue

Year 2026 Volume: 16 Number: 2

DOI

https://doi.org/10.31466/kfbd.1820546

IZ

https://izlik.org/JA78PG49ST

APA

Aydoğdu, Ö., & Öztürkkan, F. E. (2026). Çinko(II) 4-Siyanobenzoat Komplekslerinin Yapısal ve Elektronik Özelliklerinin Düzenlenmesinde Ko-Ligandların Rolünün Ortaya Konulması: DFT Yaklaşımından Elde Edilen Bulgular. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 16(2), 988-1000. https://doi.org/10.31466/kfbd.1820546

AMA

1.Aydoğdu Ö, Öztürkkan FE. Çinko(II) 4-Siyanobenzoat Komplekslerinin Yapısal ve Elektronik Özelliklerinin Düzenlenmesinde Ko-Ligandların Rolünün Ortaya Konulması: DFT Yaklaşımından Elde Edilen Bulgular. KFBD. 2026;16(2):988-1000. doi:10.31466/kfbd.1820546

Chicago

Aydoğdu, Ömer, and Füreya Elif Öztürkkan. 2026. “Çinko(II) 4-Siyanobenzoat Komplekslerinin Yapısal Ve Elektronik Özelliklerinin Düzenlenmesinde Ko-Ligandların Rolünün Ortaya Konulması: DFT Yaklaşımından Elde Edilen Bulgular”. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi 16 (2): 988-1000. https://doi.org/10.31466/kfbd.1820546.

EndNote

Aydoğdu Ö, Öztürkkan FE (June 1, 2026) Çinko(II) 4-Siyanobenzoat Komplekslerinin Yapısal ve Elektronik Özelliklerinin Düzenlenmesinde Ko-Ligandların Rolünün Ortaya Konulması: DFT Yaklaşımından Elde Edilen Bulgular. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi 16 2 988–1000.

IEEE

[1]Ö. Aydoğdu and F. E. Öztürkkan, “Çinko(II) 4-Siyanobenzoat Komplekslerinin Yapısal ve Elektronik Özelliklerinin Düzenlenmesinde Ko-Ligandların Rolünün Ortaya Konulması: DFT Yaklaşımından Elde Edilen Bulgular”, KFBD, vol. 16, no. 2, pp. 988–1000, June 2026, doi: 10.31466/kfbd.1820546.

ISNAD

Aydoğdu, Ömer - Öztürkkan, Füreya Elif. “Çinko(II) 4-Siyanobenzoat Komplekslerinin Yapısal Ve Elektronik Özelliklerinin Düzenlenmesinde Ko-Ligandların Rolünün Ortaya Konulması: DFT Yaklaşımından Elde Edilen Bulgular”. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi 16/2 (June 1, 2026): 988-1000. https://doi.org/10.31466/kfbd.1820546.

JAMA

1.Aydoğdu Ö, Öztürkkan FE. Çinko(II) 4-Siyanobenzoat Komplekslerinin Yapısal ve Elektronik Özelliklerinin Düzenlenmesinde Ko-Ligandların Rolünün Ortaya Konulması: DFT Yaklaşımından Elde Edilen Bulgular. KFBD. 2026;16:988–1000.

MLA

Aydoğdu, Ömer, and Füreya Elif Öztürkkan. “Çinko(II) 4-Siyanobenzoat Komplekslerinin Yapısal Ve Elektronik Özelliklerinin Düzenlenmesinde Ko-Ligandların Rolünün Ortaya Konulması: DFT Yaklaşımından Elde Edilen Bulgular”. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, vol. 16, no. 2, June 2026, pp. 988-1000, doi:10.31466/kfbd.1820546.

Vancouver

1.Ömer Aydoğdu, Füreya Elif Öztürkkan. Çinko(II) 4-Siyanobenzoat Komplekslerinin Yapısal ve Elektronik Özelliklerinin Düzenlenmesinde Ko-Ligandların Rolünün Ortaya Konulması: DFT Yaklaşımından Elde Edilen Bulgular. KFBD. 2026 Jun. 1;16(2):988-1000. doi:10.31466/kfbd.1820546

The published articles in The Black Sea Journal of Sciences are licensed under Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International

Unveiling the Role of Co-Ligands in Modulating Structural and Electronic Properties of Zinc(II) 4-Cyanobenzoate Complexes: Insights from a DFT Approach

Abstract

Keywords

Çinko(II) 4-Siyanobenzoat Komplekslerinin Yapısal ve Elektronik Özelliklerinin Düzenlenmesinde Ko-Ligandların Rolünün Ortaya Konulması: DFT Yaklaşımından Elde Edilen Bulgular

Abstract

Keywords

Supporting Institution

Ethical Statement

Thanks

References

Details

Primary Language

Subjects

Journal Section

Authors

Publication Date

Submission Date

Acceptance Date

Published in Issue

DOI

IZ

Cite