Quantum Chemical Investigation of Selected Organic and Inorganic Compounds via Entos-Envision Software

Abstract

In this study, quantum chemical analyses of various molecular structures and chemical reactions were conducted using the computational chemistry software Entos-Envision. Entos-Envision, an online platform, provides comprehensive analysis tools such as geometry optimization, bond order, HOMO-LUMO energy levels, molecular electrostatic potential (MEP), IR spectra, molecular dynamics, and isomer transformations. In this research, the geometric optimizations of compounds such as chloroform, aspirin, cis-2-pentene, phthalocyanine, penicillin, and phosphazene were performed, and the isomerization between cis- and trans-2-pentene was observed. Changes occurring during the removal of the hydrogen atom in the chloroform molecule were monitored, HOMO-LUMO energy gaps were calculated, and electrostatic potential surfaces were determined. Quantum chemical parameters were calculated based on the obtained HOMO and LUMO energies. Additionally, due to its user-friendly interface, Entos-Envision is highlighted as a software that is easily accessible even to users who are not experts in the field of chemistry.

Keywords

• Entos-Envision
• HOMO-LUMO
• Chloroform
• cis-2-pentene
• Molecular Dynamics

Bazı Organik ve İnorganik Bileşiklerin Entos-Envision Yazılımıyla Kuantum Kimyasal Özelliklerinin İncelenmesi

Öz

Bu çalışmada, hesaplamalı kimya yazılımlarından Entos-Envision kullanılarak çeşitli moleküler yapıların ve kimyasal reaksiyonların kuantum kimyasal analizleri gerçekleştirilmiştir. Entos-Envision, çevrimiçi bir platform olarak geometri optimizasyonu, bağ derecesi, HOMO-LUMO enerji seviyeleri, moleküler elektrostatik potansiyel (MEP), IR spektrumları, moleküler dinamik ve izomer dönüşümleri gibi kapsamlı analiz imkanları sunmaktadır. Araştırmada kloroform, aspirin, cis-2-penten, ftalosiyanin, penisilin ve fosfazen bileşiklerinin geometrik optimizasyonları yapılmış; cis- ve trans- 2-penten izomerlerinin birbirine dönüşümü gözlemlenmiştir. Kloroform molekülünde hidrojen atomunun ayrılması sırasında meydana gelen değişiklikler izlenmiş, HOMO-LUMO enerji farkları hesaplanmış ve elektrostatik potansiyel yüzeyleri belirlenmiştir. Elde edilen HOMO ve LUMO enerjileri ile bazı kuantum kimyasal parametreler hesaplanmıştır. Ayrıca, kullanıcı dostu arayüzü sayesinde Entos-Envision, kimya alanında uzman olmayan kullanıcılar için de kolay erişilebilir bir yazılım olarak öne çıkmaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Entos-Envision
• HOMO-LUMO
• Kloroform
• cis-2-penten
• Moleküler Dinamik

Kaynakça

1. Cakmak S., Aycan T., Yakan H., Veyisoglu A., Tanak H., Evecen M. Preparation, spectroscopic, X-ray crystallographic, DFT, antimicrobial and ADMET studies of N-[(4flourophenyl) sulfanyl]phthalimide. Acta Crystallographica Section C 2023; 79(6): 249-256.
2. Chattaraj PK., Maiti B., Sarkar U. Philicity: a unified treatment of chemical reactivity and selectivity. The Journal of Physical Chemistry A 2003; 107(25): 4973-4975.
3. Demircioğlu Z., Kaştaş ÇA., Büyükgüngör O. (E)-2-((4-hidroksi-2-metilfenilimino) metil)-3-metoksifenolün teorik analizi (NBO, NPA, Mulliken popülasyon yöntemi) ve moleküler yörünge çalışmaları (sertlik, kimyasal potansiyel, elektrofiliklik ve Fukui fonksiyon analizi). Moleküler Yapı Dergisi 2015; 1091, 183-195.
4. Demircioğlu Z., Ersanlı CC., Alpaslan G. (Z)-Etil 4-kloro-2-[2-(2-metiloksifenil) hidrazon]-3-okso-butanoat kristalinin hesaplamalı kimya yöntemiyle lokal ve global kimyasal aktivite hesaplamaları ve DNA bazları ile yük transferinin tayini. Sinop Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 2019; 4(2): 93-108.
5. Entos Envision, https://www.entos.ai/envision (Erişim 25.07.2024).
6. Entos Envision, https://envision.entos.ai/edit/molecule/172506 (Erişim 25.07.2024).
7. Entos Envision, https://envision.entos.ai/edit/molecule/173493 (Erişim 25.07.2024).
8. Entos Envision, https://envision.entos.ai/edit/molecule/173675 (Erişim 25.07.2024).

9. Entos Envision, https://envision.entos.ai/edit/molecule/172513 (Erişim 25.07.2024).
10. Entos Envision, https://envision.entos.ai/edit/molecule/173462 (Erişim 25.07.2024).
11. Entos Envision, https://envision.entos.ai/edit/molecule/130064 (Erişim 25.07.2024).
12. Irak ZT., Poyraz M. [Ni(2-Benzimidazol-İl-Üre)2(Etanol)2][NO3]2 bileşiğinin yoğunluk fonksiyoneli teorisi kullanılarak yapılan bazı kuantum kimyasal hesaplamaları. Süleyman Demirel University Faculty of Arts And Science Journal of Science 2019; 14(2): 203-212.
13. İşcan Ö. A insilico study on structural aspects of caffeine by arguslab 4 software. Journal of Physical Chemistry and Functional Materials 2023; 6(2): 138-144.
14. Karabulut B. 7-Etil-6-klor-2-metilkromon ve 7-Etil-6klorflavonun Sentezi ve Teorik Hesaplamaları. BEÜ Fen Bilimleri Dergisi 2020; 9(1): 26-35.
15. Karplus M., Porter RN. Atoms and molecules: an introduction for students of physical chemistry. Publisher: W.A. Benjamin, New York 1970.
16. Kenichi F. Theory of orientation and stereoselection. Orientation and Stereoselection. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg 2006; 1-85.
17. Öztürk F., Aycan T. Bakır(II)–Sulfametazin-2,2’-bipiridin kompleksinin hesaplamalı kimya yöntemi ile spektroskopik özelliklerinin incelenmesi: Moleküler modelleme çalışması. ADME/T. Sinop Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 2023; 8(1): 39-64.
18. Parr RG., Yang W. Density-functional theory of atoms and molecules. Oxford University Press 1989. Parr RG., Donnelly RA., Levy M., Palke WE. Electronegativity: the density functional viewpoint. The Journal of Chemical Physics, 1978; 68(8): 3801-3807.
19. Parr RG., Szentpály LV., Liu S. Electrophilicity index. Journal of the American Chemical Society 1999; 121(9): 1922-1924.
20. Parr RG., Pearson RG. Absolute hardness: companion parameter to absolute electronegativity. Journal of the American Chemical Society 1983; 105(26): 7512-7516.
21. Pracht P., Grant DF., Grimme S. Comprehensive assessment of GFN tight-binding and composite density functional theory methods for calculating gas-phase infrared spectra. Journal of Chemical Theory and Computation 2020; 16(11): 7044-7060.
22. Plimpton S. Fast parallel algorithms for short-range molecular dynamics. Journal of Computational Physics 1995; 117(1): 1-19.
23. Pubchem. http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov (Erişim 25.07.2024).
24. Rapaport DC. The art of molecular dynamics simulation. Cambridge University press; 2004.
25. Reveles JU., Köster AM. Geometry optimization in density functional methods. Journal of Computational Chemistry 2004; 25(9): 1109-1116.
26. Serway RA., Jewett JW. Physics for scientists and engineers with modern physics. Cengage Learning; 2018.
27. Saraç K. 4-Klorometil-6,8-dimetilkumarin bileşiğinin sentezi ve teorik kimyasal hesaplamaları. BEÜ Fen Bilimleri Dergisi 2018; 7(2): 311-319.
28. Salem L. The molecular orbital theory of conjugated systems, Publisher: W.A. Benjamin, New York 1966; 576.
29. Srivastava H., Pasha F., Singh P. Atomic softness‐based QSAR study of testosterone. International Journal of Quantum Chemistry 2005; 103(3): 237-245.
30. Tarı Ö., Arpacı N. İlaç tasarımında yapay zekâ uygulamaları. Journal of Faculty of Pharmacy of Ankara University 2024; 48(1): 327-365.
31. Uzun S., Demircioğlu Z. 4-Etoksi-3-Metoksibenzaldehit molekülünün hesaplamalı kimya yöntemiyle kimyasal aktivite tayini. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi 2019; 9(2): 275-288.
32. Yang W., Mortier WJ. The use of global and local molecular parameters for the analysis of the gas-phase basicity of amines. Journal of the American Chemical Society, 1986; 108(19): 5708-5711.
33. Yazgı M., Topal H. Akışkan yataklı bir gazlaştırıcının hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) ve termodinamik denge yaklaşımı ile modellenmesi ve deneysel verilerle karşılaştırmalı olarak incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 2024; 39(1): 125-138.