بررسي ساختار مولكولي و الكتروني تركيب جديد انتقال پروتون بر پايه 2و6-پيريدين دي كربوكسيليك اسيد و پيريدين–3–كربوكساميد: سنتز و محاسبه هاي نظريه تابعي چگال

Study of molecular and electronic structure of a new proton transfer compound with 2,6–pydc and py–3–cm: Synthesis and DFT calculations

تركيب‌هاي انتقال پروتون از انتقال پروتون بين دو گونه دهنده و گيرنده پروتون بوجود مي آيد. سنتز موفقيت آميز اين تركيب‌ها بستگي به انتخاب درست و دقيق پروتون دهنده و پروتون پذيرنده دارد. از اين رو كربوكسيليك اسيد‌ها را بعنوان پروتون دهنده و آمين-ها و آميد‌ها را بعنوان پروتون پذيرنده انتخاب مي‌كنند و اين به دليل افزايش نيروي بر‌همكنش بين دو قطعه كاتيوني و آنيوني مي‌باشد. در اين پژوهش بلورهاي بي‌رنگ ليگاند جديد انتقال پروتون از واكنش بين 2و6- پيريدين‌ دي كربوكسيليك اسيد (2,6–pydc = pyridine–2,6–dicarboxilic acid) و پيريدين-3-كربوكساميد(py–3–cm = pyridine–3–carbocxamide) تهيه و ساختار آن به كمك FTIR، UV–Vis و آناليز عنصري شناسايي شد. در ادامه ساختار پيشنهادي تركيب انتقال پروتون سنتز شده2,6–pydc(py–3–cm) براي انجام محاسبه‌هاي نظريه‌ي تابعي چگال (DFT) در سطح B3LYP/6–311+G(d, p) انتخاب شد. محاسبه‌هاي بهينه سازي، فركانس، انتقال‌هاي الكتروني در طيف سنجي مرئي‒ فرابنفش، انرژي اوربيتال‌هاي مرزي و NBO براي ليگاند 2,6–pydc (Py–3–cm) به كمك نرم افزار گوسين 09 انجام شد. مقايسه نوارهاي زير قرمز ليگاند انتقال پروتون سنتز شده و گونه-هاي اوليه دهنده و پذيرنده پروتون، تشكيل پيوند هيدروژني بين مولكولي در ليگاند را تائيد مي كند. با مقايسه طيف‌هاي تجربي و طيف-هاي نظري مي‌توان نتيجه گرفت كه ليگاند جديد انتقال پروتون تشكيل شده كه همخواني خوبي بين اين طيف ها ديده مي شود. طيف محاسبه‌اي انتقال هاي الكتروني اين ليگاند، نشان دهنده ي انتقال‌هايILCT بين گونه‌ي دهنده و پذيرنده پروتون با ويژگي n (p)/π → π* است. پيوندهاي هيدروژني O−H···N و C−H···O تركيب انتقال پروتون مورد بحث را به ميزان kcal mol–136و67- پايدار كرده است.

Two donor (D) and acceptor (A) proton groups through transferring one or more proton construct the proton transfer compounds (PTCs). The successful synthesis of these compounds depends on the precise choosing of D and A. Therefore, carboxylic acids and amines and amides act as D and A moiety and making a ligand of coordination compounds. Herein, at first the colorless crystals of a new PTC named 2,6–pydc(py–3–cm) because of reaction of pyridine–2,6–dicarboxilic acid (2,6–pydc) and pyridine–3–carbocxamide (py–3–cm) was prepared and its structure using FTIR, UV–Vis and CHNS analysis characterized. Finally, using the Gaussian 09 program the required DFT calculations including geometry optimization, frequency, TD, and NBO B3LYP/6–311+G(d, p) ones about the proposed structure was executed. The comparison of FTIR spectra of prepared 2,6–pydc(py–3–cm) with the related vibrational bands of D and A confirm the formation of inter–molecular hydrogen bond (HB). The theoretical electronic transitions spectrum confirms the experimental one derived from n (p) → π* and π → π* Intra–Ligand Charge Transfer (ILCT) transitions. In addition, the calculated stabilization energy of the prepared PTC with O−H···N and C−H···O HBs measured as –67.36 kcal mol–1.