scholarly journals Μελέτη της δομής και της φυσικοχημικής συμπεριφοράς μέταλλο-υποκατεστημένων αρενίων με μέταλλα της 11ης ομάδας

2017 ◽  
Author(s):  
Δημήτριος Γκαρμπούνης
Keyword(s):  
Density Functional Theory ◽  
Chemical Shift ◽  
Density Functional ◽  
Natural Bond Orbital ◽  
Electron Localization ◽  
Functional Theory ◽  
Nucleus Independent Chemical Shift ◽  
Reduced Density Gradient ◽  
Reduced Density ◽  
Homo Lumo

Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε μια σειρά υποκατεστημένων βενζολικών δακτυλίων με άτομα μετάλλων νομισματοκοπείου του γενικού τύπου C6H6-nMn (M = Cu, Ag, Au, n = 1 – 6), με τη βοήθεια της μεθόδου συναρτησιακού πυκνότητας (Density Functional Theory), που χαρακτηρίζεται με το ακρώνυμο DFT. Συγκεκριμένα μελετήθηκαν διεξοδικά τόσο οι δομικές όσο και οι ενεργειακές, μαγνητοτροπικές και φασματοσκοπικές ιδιότητες των παραπάνω ενώσεων και συγκρίθηκαν με τις αντίστοιχες ιδιότητες του μη υποκαταστημένου αρωματικού βενζολικού δακτυλίου. Σε αντίθεση με τον βενζολικό δακτύλιο, τα μεταλλουποκαταστημένα βενζόλια του τύπου C6H6-nMn (M = Cu, Ag, Au, n = 1 – 6) παρουσιάζουν αρωματικό χαρακτήρα ακόμα και στην τριπλή διεγερμένη κατάστασή τους. Από τη μελέτη αυτή προέκυψαν πολύ καλές γραμμικές συσχετίσεις του τανυστή zz στο σημείο 1, NICSzz(1), του δείκτη αρωματικότητας NICS (Nucleus Independent Chemical Shift), 1) με το συνολικό αρνητικό φυσικό φορτίο που φέρει ο καρβοκυκλικός δακτύλιος και 2) με το μήκος κύματος (λ) της μετάπτωσης HOMO → LUMO στα φάσματα απορρόφησης των ενώσεων C6H6-nMn. Τα φάσματα εκπομπής των ενώσεων C6H6-nMn χαρακτηρίζονται από τις υψηλές τιμές της διαφοράς ενέργειας ΔE(S0-T1) ειδικά στις περιπτώσεις των δι-υποκατεστημένων μέτα- και πάρα- ισομερών. Η μέγιστη τιμή ΔE(S0-T1) που υπολογίστηκε για την ένωση m-C6H4Au2 είναι ίση με 67 kcal/mol. Μελετήθηκαν επίσης τα δεσμικά χαρακτηριστικά των μετάλλων Cu, Ag, Au με τους βενζολικούς δακτυλίους για κάθε περίπτωση, με τη βοήθεια διαφόρων υπολογιστικών κβαντοχημικών μεθόδων, όπως είναι η πλυθησμιακή ανάλυση φυσικών τροχιακών δεσμού (Natural Bond Orbital, NBO), η πλυθησμιακή ανάλυση με τη μέθοδο των Ατόμων-Στα-Μόρια (Atoms-In-Molecules, AIM), τη συνάρτηση ηλεκρονιακού εντοπισμού (Electron Localization Function, ELF), την κλίση ανηγμένης πυκνότητας (Reduced Density Gradient, RDG) και οι συναρτήσεις Sign(λ2(r))ρ(r) για ακόμα μεγαλύτερη ακρίβεια. Η θεωρητική μελέτη των ενώσεων C6H6-nMn (M = Cu, Ag, Au, n = 1 – 6) έδειξε ότι αυτές είναι θερμοδυναμικά σταθερές και κατά συνέπεια θα ήταν δυνατή η σύνθεση και απομόνωσή τους από πειραματικούς χημικούς.Επίσης, μελετήθηκε, με μεθόδους της DFT, η ικανότητα αντιπρωσοπευτικών ενώσεων, όπως του C6H5Cu και 1,3,5-Cu3C6H3 για τη δέσμευση και αποθήκευση μοριακού υδρογόνου και βρέθηκε να τηρούν τις απαιτήσεις του US DOE για χαμηλού κόστους υλικών αποθήκευσης υδρογόνου. Μια εμπεριστατωμένη ανάλυση των δεσμικών Cu∙∙∙(η2-H2) αλληλεπιδράσεων με τη βοήθεια υπολογιστικών μεθόδων ηλεκτρονικής δομής (NBO, AIM, ELF, RDG και συναρτήσεων Sign(λ2(r))ρ(r)) έδειξε ότι οι αλληλεπιδράσεις αυτές εμφανίζουν έναν μικτό ομοιοπολικό - ιοντικό χαρακτήρα που συνοδεύεται από ασθενείς διαμοριακές αλληλεπιδράσεις διασποράς.

Spectroscopic investigation, HOMO–LUMO energies, natural bond orbital (NBO) analysis and thermodynamic properties of two-armed macroinitiator containing coumarin with DFT quantum chemical calculations

2016 ◽  
Vol 94 (6) ◽  
pp. 583-593 ◽  
Author(s):  
Feride Akman
Keyword(s):  
Density Functional Theory ◽  
Molecular Orbital ◽  
Electrostatic Potential ◽  
Density Functional ◽  
Natural Bond Orbital ◽  
Dft Method ◽  
Basis Set ◽  
Orbital Method ◽  
Functional Theory ◽  
Homo Lumo

In the present work, two-armed macroinitiator containing coumarin were synthesized, characterized by Fourier transform infrared spectroscopy and 1H nuclear magnetic resonance techniques and investigated theoretically using density functional theory (DFT) calculations. The molecular geometry, fundamental vibrational frequencies, atomic charges obtained from atomic polar tensors and Mulliken were analyzed by means of structure optimizations based on the DFT method with 6-31G+(d, p) as a basis set. The 1H chemical shifts were calculated by the gauge-including atomic orbital method and compared with available experimental data. The electronic properties, such as highest occupied molecular orbital – lowest unoccupied molecular orbital (HOMO–LUMO) energies, electron affinity, electronegativity, ionization energy, hardness, chemical potential, global softness, and global electrophilicity were calculated by using the DFT method. The electrostatic potential and molecular electrostatic potential surfaces were performed to predict the reactive sites of the two-armed macroinitiator. The energy difference between acceptor and donor and stabilization energy were determined using natural bond orbital analysis. The results show that the occurrence of intramolecular charge transfers within the polymer. Time-dependent density functional theory calculations of visible spectra were analyzed at different solvents. Finally, thermodynamic functions, such as enthalpy, heat capacity, and entropy, of the two-armed macroinitiator at different temperatures were calculated and the relationship with temperature was investigated.

scholarly journals Density Functional Theory Analysis of Borazyne Complexes of Ni(B3N3HnF2-n) (CO)2 (n = 0-2)

2017 ◽  
Vol 56 (2) ◽  
Author(s):  
Reza Ghiasi ◽  
Amir Hossein Hakimyoon
Keyword(s):  
Density Functional Theory ◽  
Electronic Structure ◽  
Chemical Shift ◽  
Density Functional ◽  
Structure And Properties ◽  
Theory Analysis ◽  
Aim Analysis ◽  
Functional Theory ◽  
Nucleus Independent Chemical Shift ◽  
Hybrid Density Functional

The electronic structure and properties of Ni(B<sub>3</sub>N<sub>3</sub>HnF<sub>2-n</sub>) (CO)<sub>2</sub> (n = 0-2) complexes have been explored using hybrid density functional B3LYP theory. Calculations indicate B-fluorinated isomers are more stable, less polarizable, and harder than N-fluorinated isomers. The aromatic nature of the borazyne rings have been analyzed by nucleus independent chemical shift (NICS). The atoms in molecules (AIM) analysis indicates that Ni-C<sub>carbonyl</sub> bonds distance is well correlated with the electron density of critical point (ρ<sub>rcp</sub>) in all species

Aromaticity of C20H10-xFx Corannulene: A Comparative Study by NICS and EFG Methods

2019 ◽  
Vol 16 (7) ◽  
pp. 592-599
Author(s):  
Farrokh Roya Nikmaram ◽  
Khadijeh Kalateh
Keyword(s):  
Density Functional Theory ◽  
Chemical Shift ◽  
Comparative Study ◽  
Density Functional ◽  
The Other ◽  
Electron Delocalization ◽  
Hydrogen Atoms ◽  
Aim Analysis ◽  
Functional Theory ◽  
Nucleus Independent Chemical Shift

Corannulene (C20H10) and its fluorinated derivatives, C20H10-xFx (x=1-10), are investigated at the B3LYP/6-31G level of density functional theory. The degree of electron delocalization is evaluated using Nucleus Independent Chemical Shift (NICS) method, Electric Field Gradient (EFG) method and factor of Ellipticity (ε). In this study, the benzene is the scale of comparison as a more aromatic structure. The aromaticity has been evaluated at three points of structures; center of five-member ring (5-MR), center of fluorine-substituted ring (6-MR), and center of other six-member rings. This comparison shows that substitution of fluorine for four and five hydrogen atoms in the Corannulene structure, C20H10-xFx (x=4, 5), results in more aromaticity compared to the other substitutions, and C20H10 and C20H10-xFx (x=1, 3) are more antiaromatic. It seems that the EFG method is more reliable for forecasting the aromaticity of structures, than NICS method. The factor of Ellipticity and bond lengths resulted from Atom in Molecule (AIM) analysis support the EFG method.

STRUCTURES, ABSORPTION SPECTRA, AND ELECTRONIC PROPERTIES OF POLYFLUORENE AND ITS DERIVATIVES: A THEORETICAL STUDY

2006 ◽  
Vol 05 (03) ◽  
pp. 595-608 ◽  
Author(s):  
KRIENGSAK SRIWICHITKAMOL ◽  
SONGWUT SURAMITR ◽  
POTJAMAN POOLMEE ◽  
SUPA HANNONGBUA
Keyword(s):  
Density Functional Theory ◽  
Density Functional ◽  
Energy Gap ◽  
Level Energy ◽  
Excitation Energies ◽  
Lumo Energy ◽  
Functional Theory ◽  
Local Energy Minimum ◽  
Pi Systems ◽  
Homo Lumo

The structural and energetic properties of polyfluorene and its derivatives were investigated, using quantum chemical calculations. Conformational analysis of bifluorene was performed by using ab initio (HF/6-31G* and MP2/6-31G*) and density functional theory (B3LYP/6-31G*) calculations. The results showed that the local energy minimum of bifluorene lies between the coplanar and perpendicular conformation, and the B3LYP/6-31G* calculations led to the overestimation of the stability of the planar pi systems. The HOMO-LUMO energy differences of fluorene oligomers and its derivatives — 9,9-dihexylfluorene (DHPF), 9,9-dioctylfluorene (PFO), and bis(2-ethylhexyl)fluorene (BEHPF) — were calculated at the B3LYP/6-31G* level. Energy gaps and effective conjugation lengths of the corresponding polymers were obtained by extrapolating HOMO-LUMO energy differences and the lowest excitation energies to infinite chain length. The lowest excitation energies and the maximum absorption wavelength of polyfluorene were also performed, employing the time-dependent density functional theory (TDDFT) and ZINDO methods. The extrapolations, based on TDDFT and ZINDO calculations, agree well with experimental results. These theoretical methods can be useful for the design of new polymeric structures with a reducing energy gap.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document