حسابات ميكانيك الكم لبعض مركبات الهيدرازون

رسالة ماجستير

اسم الباحث : لؤي جابر عبد علي الطائي

الكلية : كلية العلوم

الاختصاص : علوم الكيمياء

سنة نشر البحث : 2014

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

     تضمنت الدراسة تطبيق احدى الطرق الشبه تجريبية وهو نموذج الهندو/ 3- فورسيز MIND0/3-F0RCES في حسابات ميكانيك الكم، كما واجريت حسابات تامة وفقاً لنظرية دوال الكثافة DFT للأساس B3LYP وعناصر القاعدة 6-311G و CEP-121G باستخدام برنامج كاوسين 09 Gaussian لغرض المقارنة، ونظرا للأهمية الكبيرة والاستخدامات الواسعة الانتشار لقواعد شف منها الصناعية والطبية، فقد درست خمس هيدرازونات مشتقة من حامض البنزويك هيدرازيد.

تم حساب الشكل الهندسي المتوازن (أطوال الأواصر والزوايا) والشحنات والكثافات الالكترونية وحرارة التكوين وعزم ثنائي القطب و طاقة أعلى مدار جزيئي مشغول (HOMO) و طاقة أوطأ مدار جزيئي غير مشغول (LUMO) و فجوة الطاقة و جهد التأين، الالفة الالكترونية و الكهروسلبية و صلابة الجزيئة و الالكتروفيلية و الدوال الثرموديناميكية القياسية (A0 , G0 , S0 , H0 , U0 ) و حساب 6-3N من ترددات الاهتزاز لأشعة نحت الحمراء وشدة الامتصاص المقابلة لها، كما تم تشخيص ترددات الاهتزاز الاساسية الناتجة لكل الجزيئات الستة المدروسة.

تم مقارنة النتائج مع القيم المقاسة تجريبياً من ناحية اطوال الاواصر باستخدام مطيافية حيود الاشعة السينية X-Ray ومن ناحية اخرى للأطياف الاهتزازية لأشعة تحت الحمراء . جاءت قيم النتائج المحسوبة جيدة وقريبة وبالخصوص المحسوبة وفق نظرية دوال الكثافة حيث اعطت نتائج افضل واكثر دقة واقرب من النتائج العملية، مما عليه في نموذج المندو/3 فورسيز لأسباب عائدة الى طبيعة الحساب التقريبي لهذا النموذج فقد اظهرت النتائج لطرق الحساب مجتمعة ما يأتي: –

زيادة في طول الاواصر الواقعة على موقع التعويض للمجموعة الساحبة للإلكترونات وقصر اطوالها عند الاواصر المجاورة لموقع التعويض، وبالعكس مع المعوضات بالمجاميع الدافعة للإلكترونات، فقد لوحظ نقصان في اطوال الاواصر الواقعة على موقع التعويض وزيادة في اطوال الاواصر المجاورة لموقع التعويض.

تأثرت زوايا التآصر على الحلقة الاروماتية بالمعوض الساحب، فقد ازدادت قيمها عن تلك المناظرة لها والمعوضة بمجاميع دافعة، وحصل العكس مع الزوايا المجاورة لموقع التعويض فقد قلت قيمها مع المعوض الدافع للإلكترونات وزادت مع المعوض الساحب.

ارتفعت الكثافة الالكترونية على ذرة النتروجين لمجموعة الازوميثين في المركبات المعوضة بمجاميع دافعة للإلكترونات، بينما انخفضت في المركبات المقابلة لها والمعوضة بمجاميع ساحبة على الحلقة الاروماتية.

لوحظ ان قيم عزم ثنائي القطب وجهد التأين والالفة الالكترونية والكهروسلبية والالكتروفيلية في المركب المعوض بمجوعة التايترو (NO2-) الساحبة للإلكترونات اعلى مما في المركبات المعوضة بالمجاميع الدافعة وذلك ما جاء معاكساً لنتائج الدوال الثرموديناميكية القياسية ( A0 , G0 , S0 , H0 , U0) اعطت نتائج كبيرة للمركبات المعوضة بمجاميع دافعة مقارنة مع نظيرتها المعوضة بمجموعة ساحبة.

 اتفقت قيم الصلابة الكيميائية مع فجوة الطاقة، في كونها لحامض البنزويك هيدرازيد اعلى قيمة لها اعلى استقرارية، بينما المركب المعوض بمجموعة ثنائي مثيل امينو ذات الحجم الكبير، فهو الاقل قيمة للصلابة اقل استقرارا والتي تكسبه انخفاضاً في مستوى الإستقرارية.

Quantum mechanical calculations of some hydrazones

Quantum mechanical calculations by the one of semiempirical method MINDO/3-FORCES were applied, It also was held calculations according to the Density Functional Theory (DFT) with hybrid function B3LYP and 6-311G , CEP-121G basis set by use Gaussian09 program for the purpose of comparison , and because of the great importance and extensively for Schiff bases that medical and industrial uses , has studied five Hydrazones derivative from benzoic acid hydrazide .
The equilibrium geometries (lengths of bonds and angles), charge , electron densities ،heats of formation ، dipole moments , energies of HOMO and LUMO orbital , energy gab ،ionization potential ، electron affinity , electronegativity , chemical hardness , electrophilicity , standard thermodynamics functions (U0 , H0 , S0 , G0 and A0) and fundamental vibration frequencies with corresponding IR absorption intensities were
calculated. The assignment for each one of the fundamental frequencies were also estimated.
The results were compared with experimental bond length values which measured by X-Ray diffraction and on the other hand to infrared vibrational spectra , identified Density Functional Theory was found nearest from experimental values compared with MINDO/3-FORCES model, because of
semiempirical method nature for it. And generally for all molecules is calculations appeared the following results :
Increasing in bond length which lie in the position that substituted with group, and decreasing at bond length at adjacent bonds and versa with substituted by donating groups , showed of decreasing in bond length which lies on substituted position and increasing of bond length at adjacent bonds .
We also showed the bond angles on the aromatic rings affected by withdrawal substitute, since increase in its value than analogous which substituted with donating group , while with the adjacent angles, we show the decreasing in its values , at substituted with donating substituent and increase in case of substitute withdrawal group .
The electronic density increased at nitrogen atom to azomethine group , in compounds substituted with electron donating groups while the corresponding compound which substituted with electron with withdrawing groups in the aromatic ring .
The values of the dipole moment , ionization potential , electron affinity , electronegativity and electrophilicity in op compound which substituted with electron withdrawal nitro group (-NO2) higher than with substituted by donating groups This is the opposite to the results the standard thermodynamics functions (U0 , H0 , S0 , G0 and A0) , gives great results for compounds substitutes with electron donating groups the compounds in comparison with the compound substituted with electron withdrawing groups. The chemical hardness is complement with energy gab : benzoic hydrazide has highest value more stable , while in compound substituted dimethyl amino group it large sized has a lowest value of hardness less stable .