Kafes yapılı bazı moleküllerin Diels-Alder reaksiyonlarının kuantum kimyasal incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında bazı kafes yapılı moleküllerin Diels-Alder reaksiyonları teorik olarak kuantum kimyasal metodlarla incelenmiş ve elde edilen sonuçlarliteratürde mevcut olan deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Her bir reaksiyon sisteminde kafes yapılı moleküllerin optimizasyonuYoğunluk Fonksiyon Teorisi (DFT) metoduyla B3LYP seviyesinde hesaplanarak moleküllerin geometrik ve elektron yapıları incelenmiştir. Diels-Alder reaksiyonlarında reaktantların sınır orbital teorisine göre karşılıklı etkileşimleri B3LYP/6-31+G(d,p) metoduyla incelenmiştir. Reaksiyonlarda dien moleküllerinin bölge ve yön seçiciliğini belirlemek amacıyla her bir molekülün moleküler elektrostatik potansiyel (MEP) haritaları B3LYP/6-31+G(d,p) metoduyla optimize edilmiş geometrilerinden elde edilmiştir. Reaksiyonların potansiyel enerji yüzeyinde kritik noktalara karşılık gelen geçiş halleri ve ürünlerin geometrik optimizasyonları B3LYP/6-31+G(d,p) metoduyla yapılarak onların yapı ve kararlılıkları karşılaştırılmıştır. Geçiş hallerinin yapılarının aydınlatılması amacıyla her bir Diels-Alder reaksiyonunun geçiş hallerinin bağ oluşum uzunlukları ve bağ mertebeleri hesaplanmıştır. Ayrıca her bir reaksiyonda geçiş hallerinin kinetik parametreleri ve ürünlerin termodinamik parametreleri B3LYP/6-31+G(d,p) metoduyla hesaplanarak bu reaksiyonların hangi kontrol altında (termodinamik/kinetik kontrol) gerçekleştikleri belirlenmiştir. Teorik hesaplamalarla elde edilen sonuçlarliteratürde verilen deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır ve her bir reaksiyon sisteminde her iki sonucun birbiriyle uyumlu oldukları saptanmıştır. In this thesis, Diels-Alder reactions of some caged molecules were quantum chemically studied and the obtained results were compared with the experimental results which contain in literature. Optimization of caged molecules in each reaction system was calculated by density functional theory(DFT) method at B3LYP level and the geometrical and electron structures of the molecules were investigated. Mutual interactions of the reactants in the Diels-Alder reactions according to the frontier orbital theory were investigated by the B3LYP/6-31+G(d,p)method. The molecular electrostatic potential (MEP) maps of each caged diene molecule were derived from the optimized geometries of the B3LYP/6-31+G(d,p) method to determine the regio and stereoselectivity of the caged diene molecules in the related reactions. The geometric optimizations of the transition states and products corresponding to the critical points on the potential energy surface of the reactions were performed by the B3LYP/6-31+G(d,p) method and their structure and stability were compared to each other. In order to insight the structures of the transition states, the bond formation lengths and bond order of transition states of each Diels-Alder reaction were calculated. Inaddition, the kinetic parameters of transition states and the thermodynamic parameters of the products in each reaction were calculated by the B3LYP/6-31+G(d,p) method to determine under which control (thermodynamic/kinetic control)the related reaction take place. The results obtained by the theoretical calculations were compared with the experimental results containing in literature and it was determined that both results are compatible with each other in each reaction system.