(Çizelge 4.1. devamı)
9 -10.129 -1.257 -8.872
10 -9.899 -1.320 -8.579
MNDO
1 -9.314 0.721 -10.035
2 -9.220 0.691 -9.911
3 -9.242 0.547 -9.789
4 -9.264 0.544 -9.808
5 -9.404 0.459 -9.863
6 -9.396 0.343 -9.739
7 -9.411 0.341 -9.752
8 -9.958 -1.202 -8.756
9 -9.980 -1.342 -8.638
10 -9.736 -1.473 -8.263
MINDO/3
1 -8.354 1.497 -9.851
2 -8.177 1.465 -9.642
3 -8.191 1.400 -9.591
4 -8.223 1.432 -9.655
5 -8.294 0.304 -8.598
6 -8.284 0.413 -8.697
7 -8.372 0.223 -8.595
8 -8.915 -0.089 -8.826
9 -8.859 0.033 -8.892
10 -8.606 -0.347 -8.259
PM3
1a -10.281 -0.037 -10.244
2a -10.050 -0.065 -9.985
3a -10.050 -0.077 -9.973
4a -10.085 -0.224 -9.861
5a -10.284 -0.192 -10.092
6a -10.301 -0.249 -10.052
(Çizelge 4.1. devamı)
7a -10.249 -0.368 -9.881
8a -10.892 -1.102 -9.790
9a -10.808 -1.183 -9.625
10a -10.762 -1.422 -9.340
AM1
1a -10.028 0.142 -10.170
2a -9.823 0.109 -9.932
3a -9.805 0.095 -9.900
4a -9.892 -0.132 -9.760
5a -9.994 -0.360 -9.634
6a -9.932 -0.090 -9.842
7a -10.011 -0.363 -9.648
8a -10.755 -1.481 -9.274
9a -10.670 -1.450 -9.220
10a -10.416 -1.821 -8.595
MNDO
1a -9.851 0.135 -9.986
2a -9.835 0.095 -9.930
3a -9.802 0.052 -9.854
4a -9.850 -0.247 -9.603
5a -9.950 -0.059 -9.891
6a -9.934 -0.118 -9.816
7a -9.962 -0.385 -9.577
8a -10.622 -1.555 -9.067
9a -10.541 -1.529 -9.012
10a -10.263 -1.997 -8.266
MINDO/3
1a - 9.259 0.583 -9.842
2a -9.013 0.584 -9.597
3a -9.029 0.534 -9.563
4a -9.013 0.584 -9.671
(Çizelge 4.1. devamı)
5a -9.168 -0.560 -8.608
6a -9.166 -0.540 -8.626
7a -9.232 -0.909 -8.323
8a -9.707 -0.578 -9.129
9a -9.664 -0.585 -9.079
10a -9.451 -0.927 -8.524
4.2. ∆Gf Hesapları
Bilgisayar hesaplamaları sonucu elde edilen ∆Hf ve ∆S değerlerinden yaralanılarak Eşitlik.1 yardımı ile ∆Gf aşağıdaki şekilde hesaplanmıştır.
Molekül 1 için PM3 yöntemi ile yapılan hesaplamalar sonucunda elde edilen ∆Hf ve ∆S değerleri kullanılarak ∆Gf hesapları aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi örneklenmiştir.
∆Gf = ∆Hf -T.∆S (1)
∆Gf = 16.334(kcal/mol)- (298 K x 71.221 cal/molK x10-3)
∆Gf = -4.890 kcal/mol
Eşitlik 1’in kullanılması sonucu hesaplanan ∆Gf değerleri Çizelge 4.2.de verilmiştir.
Çizelge 4.2. Sıvı fazda PM3, AM1, MNDO, MINDO/3 yöntemleri ile yapılan hesaplamalar sonucunda elde edilen ∆Hf , ∆S ve ∆Gf değerleri
Bileşik ∆Hf ∆S ∆Gf
(kcal/mol) (cal/molK) (kcal/mol) PM3
1 16.334 71.221 -4.890 2 7.428 79.497 -16.262
(Çizelge 4.2. devamı)
3 6.813 76.299 -15.924 4 7.499 78.868 -16.004 5 -27.166 75.795 -49.753 6 -24.263 78.337 -47.607 7 -24.208 78.316 -47.546 8 -14.826 84.674 -40.059 9 -11.879 80.793 -35.955 10 -7.747 86.760 -33.601
AM1
1 42.069 70.767 20.980 2 34.556 78.799 11.074 3 34.108 78.939 10.584 4 35.159 77.933 11.935 5 0.866 75.198 -21.543 6 2.246 77.905 -20.970 7 6.296 77.877 -16.911 8 36.779 83.222 11.979 9 33.981 83.432 15.118 10 47.094 81.675 22.755
MNDO
1 21.416 73.924 -0.613 2 10.456 78.285 -12.873 3 11.698 81.638 -12.630 4 12.648 80.523 -11.348 5 -29.667 78.249 -52.985 6 -26.406 77.877 -49.613 7 -25.820 77.158 -48.813 8 20.617 80.664 -3.421 9 28.756 82.931 4.043 10 33.907 82.105 9.440
(Çizelge 4.2. devamı)
MINDO/3
1 32.910 74.702 10.649 2 18.207 82.750 -6.453 3 20.242 82.115 -4.228 4 17.242 78.611 -6.184 5 -29.195 78.256 -52.515 6 -26.752 82.026 -51.196 7 -39.151 80.572 -63.161 8 -32.322 32.965 -57.046 9 -20.832 82.395 -45.386 10 -24.611 85.177 -49.994
PM3
1a 114.150 72.214 92.630 2a 104.828 79.923 81.011 3a 104.581 78.053 81.321 4a 105.105 79.004 81.562 5a 75.100 76.670 52.252 6a 75.278 79.516 51.582 7a 77.863 78.426 54.492 8a 88.397 81.817 64.016 9a 90.426 81.296 66.200 10a 95.219 83.809 70.244
AM1
1a 137.545 71.886 116.123 2a 129.944 80.075 106.082 3a 129.920 77.504 106.824 4a 131.459 78.550 108.051 5a 100.481 76.433 77.704 6a 100.566 75.853 77.962 7a 107.695 77.913 84.477
(Çizelge 4.2. devamı)
8a 142.208 81.195 118.012 9a 141.815 80.825 117.729 10a 154.594 83.182 129.806
MNDO
1a 124.205 72.049 102.734 2a 114.350 79.561 90.641 3a 115.325 77.530 92.221 4a 117.535 79.695 93.786 5a 79.051 76.326 56.306 6a 79.440 75.453 56.955 7a 84.947 77.557 61.835 8a 135.621 81.442 111.351 9a 138.079 80.900 113.971 10a 152.095 82.355 127.553
MINDO/3
1a 106.195 72.622 84.554 2a 91.483 80.098 67.614 3a 93.799 79.079 70.233 4a 90.000 78.710 66.544 5a 52.477 79.516 28.781 6a 51.180 79.447 27.505 7a 44.115 79.505 20.423 8a 58.504 85.963 32.887 9a 60.545 85.476 35.073 10a 65.819 81.228 41.613
∆Gf = ∆Hf -T.∆S
4.3. ∆G Hesapları
Bilgisayar hesaplamaları sonucu elde edilen ∆H ve ∆S değerlerinden yaralanılarak Eşitlik.2 yardımı ile ∆G aşağıdaki şekilde hesaplanmıştır.
Molekül 1 için PM3 yöntemi ile yapılan hesaplamalar sonucunda elde edilen ∆H ve
∆S değerleri kullanılarak ∆G hesapları aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi örneklenmiştir.
∆G = ∆H-T.∆S (2)
∆G =3637.281(cal/mol)- (298 K x 71.221 cal/mol K)
∆G = -17586.577 cal/mol
Eşitlik 2’in kullanılması sonucu hesaplanan ∆G değerleri Çizelge 4.3. de verilmiştir.
Çizelge 4.3. Sıvı fazda PM3, AM1, MNDO, MINDO/3 yöntemleri ile yapılan hesaplamalar sonucunda elde edilen ∆H, ∆S ve ∆G değerleri
Bileşik ∆H ∆S ∆G
(cal/mol) (cal/molK) (cal/mol) PM3
1 3637.281 71.221 -17586.577 2 4678.350 79.497 -19011.756 3 4229.872 76.299 -18507.230 4 4609.831 78.868 -18892.833 5 4111.234 75.795 -18475.676 6 4513.711 78.337 -18830.715 7 4516.981 78.316 -18821.187 8 5109.052 84.674 -20123.800 9 4597.738 80.793 -19478.576 10 5457.442 86.760 -20397.038
AM1
1 3523.409 70.767 -17565.157 2 4530.951 78.799 -18951.151 3 4540.321 78.939 -18983.501
(Çizelge 4.3. devamı)
4 4436.724 77.933 -18787.310 5 3970.039 75.198 -18438.965 6 4396.284 77.905 -18819.406 7 4386.411 77.877 -18820.935 8 4876.020 83.222 -19924.136 9 4907.485 83.432 -19955.251 10 4735.668 81.675 -19603.482
MNDO
1 3951.145 73.924 -18078.207 2 4473.273 78.285 -18855.657 3 4916.089 81.638 -19412.035 4 4815.293 80.523 -19180.561 5 4383.504 78.249 -18934.298 6 4366.329 77.877 -18841.017 7 4292.448 77.158 -18700.636 8 4497.023 80.664 -19540.849 9 4865.838 82.931 -19847.600 10 4786.994 82.105 -19680.296
MINDO/3
1 4184.327 74.702 -18076.869 2 5205.994 82.750 -19453.506 3 5134.784 82.115 -19335.486 4 4668.652 78.611 -18757.426 5 4541.548 78.256 -18778.740 6 5057.111 82.026 -19386.637 7 4909.797 80.572 -19100.659 8 4883.825 82.965 -19839.745 9 4840.687 82.395 -19713.023 10 5278.442 85.177 -20104.304
(Çizelge 4.3. devamı)
PM3
1a 3844.387 72.214 -17675.385 2a 4821.494 79.923 -18995.560 3a 4551.478 78.053 -18708.316 4a 4751.443 79.004 -18791.749 5a 4309.636 76.670 -18538.024 6a 4630.030 79.516 -19065.738 7a 4551.683 78.426 -18819.265 8a 4722.865 81.817 -19658.601 9a 4690.085 81.296 -19536.123 10a 5057.146 83.809 -19917.936
AM1
1a 3766.860 71.886 -17655.168 2a 4789.419 80.075 -19072.931 3a 4445.376 77.504 -18650.816 4a 4654.577 78.550 -18753.323 5a 4247.043 76.433 -18529.991 6a 4101.351 75.853 -18502.843 7a 4442.812 77.913 -18775.262 8a 4602.466 81.195 -19593.644 9a 4590.035 80.825 -19495.815 10a 4944.517 83.182 -19843.719
MNDO
1a 3781.364 72.049 -17689.238 2a 4731.914 79.561 -18977.264 3a 4426.946 77.530 -18676.994 4a 4788.701 79.695 -18960.409 5a 4217.905 76.326 -18527.243 6a 4033.208 75.453 -18451.786 7a 4396.738 77.557 -18715.248
(Çizelge 4.3. devamı)
8a 4636.083 81.442 -19633.633 9a 4586.632 80.900 -19521.568 10a 4858.736 82.355 -19683.054
MINDO/3
1a 3962.355 72.622 -17679.001 2a 4935.734 80.098 -18933.470 3a 4738.378 79.079 -18827.164 4a 4699.686 78.710 -18755.894 5a 4801.396 79.516 -18894.372 6a 4725.906 79.447 -18949.300 7a 4727.508 79.505 -18964.982 8a 5358.960 85.963 -20258.014 9a 5318.730 85.476 -20153.118 10a 4764.009 81.228 -19441.935 ∆G = ∆H-T.∆S
4.4. pKa Hesapları
4.4.1. Kinetik pKa hesapları
İncelenen moleküller için Nötr baz (B), Konjuge asit (BH+) olacak şekilde protonlanma merkezleri belirlenerek, Eşitlik 3’e göre δ∆Gf (BH+) değeri hesaplanmıştır ve Eşitlik 4 yardımıyla da kinetik pKa değerleri hesaplanmıştır.Eşitlik 3’deki hesaplamalarda aşağıdaki sabitler kullanılmıştır:
Sulu çözeltide PM3 hesaplamalarından elde edilen değerler:
H2O için ∆Hf = -61.904 kcal mol-1 ∆S= 44.988 cal mol-1 ∆Gf = -75.310 kcal mol-1 ;
H3O+ için ∆Hf = 60.555 kcal mol-1 ∆S= 45.983 cal mol-1 ∆Gf = 46.852 kcal mol-1
Sulu çözeltide AM1 hesaplamalarından elde edilen değerler:
H2O için ∆Hf = -68.488 kcal mol-1 ∆S= 45.109 cal mol-1 ∆Gf = -81.930 kcal mol-1; H3O+ için ∆Hf = 43.491 kcal mol-1 ∆S= 48.347 cal mol-1 ∆Gf = 29.084 kcal mol-1
Sulu çözeltide MNDO hesaplamalarından elde edilen değerler:
H2O için ∆Hf = -69.155kcal mol-1 ∆S= 44.948 cal mol-1 ∆Gf = -82.549 kcal mol-1; H3O+ için ∆Hf = 36.078 kcal mol-1 ∆S= 45.917 cal mol-1 ∆Gf = 22.395 kcal mol-1
Sulu çözeltide MINDO/3 hesaplamalarından elde edilen değerler:
H2O için ∆Hf = -66.781kcal mol-1 ∆S= 44.958 cal mol-1 ∆Gf = -80.179 kcal mol-1; H3O+ için ∆Hf = 42.847 kcal mol-1 ∆S= 48.119 cal mol-1 ∆Gf = 28.508 kcal mol-1
Molekül 1 ve Molekül 1a için PM3 yöntemi ile yapılan hesaplamalar sonucunda elde edilen değerler yardımıyla hesaplanan δ∆Gf(BH+) ve kinetik pKa hesapları aşağıdaki şekilde örneklenmiştir.
δ∆Gf(BH+) = [∆Gf(BH+) + ∆Gf(H2O)] -[∆Gf(B) + ∆Gf(H3O+)] (3) δ∆Gf(BH+) = [92.630+(-75.310)] - [(-4.890)+46.852]
δ∆Gf(BH+) =17.32 – 41.962 δ∆Gf(BH+) = -24.642 kcal mol-1
(4)
pKa = -24.642 kcal mol-1/ 2.303x (1.987cal mol-1 K-1)x10-3 x 298 K pKa = -18.070
Eşitlik 3 ve Eşitlik 4 kullanılarak hesaplanan kinetik pKa değerleri Çizelge 4.4. de verilmiştir.
pKa = ∆G f(BH+) 2,303 RT
4.3.2. Termodinamik pKa hesapları
İncelenen moleküller için Nötr baz (B), Konjuge asit (BH+) olacak şekilde protonlanma merkezleri belirlenerek, Eşitlik 5’e göre δ∆G(BH+) değeri hesaplanmıştır ve Eşitlik 6 yardımıyla da termodinamik pKa değerleri hesaplanmıştır.Eşitlik 5’deki hesaplamalarda aşağıdaki sabitler kullanılmıştır:
PM3 hesaplamalarından elde edilen değerler:
H2O için ∆H = 2370.147 cal mol-1 ∆S= 44.988 cal mol-1 ∆G= -11036.277 cal mol-1 ;
H3O+ için ∆H = 2378.037cal mol-1 ∆S= 45.983 cal mol-1 ∆G = -11324.897cal mol-1
AM1 hesaplamalarından elde edilen değerler:
H2O için ∆H = -2369.575 cal mol-1 ∆S= 45.109 cal mol-1 ∆G= -11072.907 cal mol-1;
H3O+ için ∆H= 2377.421cal mol-1 ∆S= 48.347 cal mol-1 ∆G= -12029.985 cal mol-1
MNDO hesaplamalarından elde edilen değerler:
H2O için ∆H= 2369.269 cal mol-1 ∆S= 44.948 cal mol-1 ∆G = -11025.235 cal mol-1;
H3O+ için ∆H= 2379.860 cal mol-1 ∆S= 45.917 cal mol-1 ∆G = -11303.406 cal mol-1
MINDO/3 hesaplamalarından elde edilen değerler:
H2O için ∆H = 2371.999 cal mol-1 ∆S= 44.958 cal mol-1 ∆G = -11025.485 cal mol-1;
H3O+ için ∆H = 2381.469 cal mol-1 ∆S= 48.119 cal mol-1 ∆G = -11957.993 cal mol-1
Molekül 1 ve Molekül 1a için PM3 yöntemi ile yapılan hesaplamalar sonucunda elde edilen değerler yardımıyla hesaplanan δ∆G(BH+) ve termodinamik pKa hesapları aşağıdaki şekilde örneklenmiştir.
δ∆G(BH+) = [∆G(BH+) + ∆G(H2O)] -[∆G(B) + ∆G(H3O+)] (5) δ∆G(BH+) = [(-17675.385)+(-11036.277)] - [(-17586.577)+(-11324.897)]
δ∆G(BH+) = (-28711.662) -(-28911.474) δ∆G(BH+) = 199.812 cal mol-1
(6)
pKa = 199.812 cal mol-1/ 2.303x (1.987cal mol-1 K-1)x 298 K pKa= 0.147
Eşitlik 5 ve Eşitlik 6 kullanılarak hesaplanan termodinamik pKa değerleri Çizelge 4.4. ’de verilmiştir.
Çizelge 4.4. Semiemprik yöntemlerle sıvı fazda yapılan hesaplamalar ile elde eldilen Termodinamik pKa ve Kinetik pKa değerleri
PM3
1 -24.642 -18.070 199.812 0.147 7.12 2 -24.889 -18.252 304.816 0.224 7.20 3 -24.917 -18.272 87.534 0.064 7.70 4 -24.596 -18.037 389.704 0.286 8.00 5 -20.157 -14.781 226.272 0.166 1.90 6 -22.973 -16.846 53.597 0.039 3.85 7 -20.124 -14.757 290.542 0.213 2.30 8 -18.087 -13.264 753.819 0.553 -0.53 9 -20.007 -14.671 231.073 0.169 2.13 10 -18.317 -13.432 767.722 0.563 -0.48
AM1
1 -15.871 -11.638 867.067 0.636 7.12 2 -16.006 -11.737 835.298 0.613 7.20 3 -14.774 -10.834 1289.763 0.946 7.70 4 -14.898 -10.925 991.065 0.727 8.00 5 -11.767 -8.629 866.052 0.635 1.90 6 -12.082 -8.860 1273.641 0.934 3.85 Bileşik δ∆Gfa
pKa (k)b
δ∆G c pKa (t)d
pKa (d)e
pKa = ∆G (BH+) 2,303 RT
(Çizelge 4.4. devamı)
7 -9.626 -7.059 1002.751 0.735 2.30 8 -4.981 -3.653 1287.570 0.944 -0.53 9 -8.403 -6.162 1416.514 1.039 2.13 10 -3.963 -2.906 716.841 0.526 -0.48
MNDO
1 -1.597 -1.171 667.140 0.489 7.12 2 -1.430 -1.049 156.564 0.115 7.20 3 -0.093 -0.068 1013.212 0.743 7.70 4 0.190 0.139 498.323 0.365 8.00 5 4.347 3.188 685.226 0.502 1.90 6 1.624 1.191 667.402 0.489 3.85 7 5.704 4.183 263.559 0.193 2.30 8 9.828 7.207 185.387 0.136 -0.53 9 4.984 3.655 604.203 0.443 2.13 10 13.169 9.657 275.413 0.202 -0.48
MINDO/3
1 -34.782 -25.506 1330.376 0.976 7.12 2 -34.620 -25.387 1452.544 1.065 7.20 3 -34.226 -25.099 1440.830 1.057 7.70 4 -35.959 -26.369 934.040 0.685 8.00 5 -27.391 -20.086 816.876 0.599 1.90 6 -29.986 -21.989 1369.845 1.005 3.85 7 -25.103 -18.408 1068.185 0.783 2.30 8 -18.754 -13.753 514.239 0.377 -0.53 9 -28.228 -20.700 492.413 0.361 2.13 10 -17.080 -12.525 1594.877 1.170 -0.48
a / Eşitliklik 3’ten hesaplandı. b / Eşitlik 4 ‘ ten hesaplandı. c / Eşitlik 5 ‘ ten hesaplandı.
d / Eşitlik 6 ‘ ten hesaplandı. e/ Literatür bilgilerinden alınan değerler (Catalan and Elguero, 1987).
y = 1,5996x - 21,736 R2 = 0,9689
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 12 14 16 18 20
pKa(Deneysel)
-pKa(PM3)
1 2 4 3
5
6 7
8 9
10
Şekil 4.1.Sıvı fazda üçüncü azottan protonlanmış tüm moleküllerinin PM3 metodu ile hesaplanan kinetik pKa değerlerinin deneysel pKa değerleri ile karşılaştırılması.
y = 0,9822x - 4,1745 R2 = 0,8925
-2 0 2 4 6 8 10
0 2 4 6 8 10 12 14
pKa(Deneysel)
-pKa (AM1)
1 2 3
4
5 6 7 8
9
10
Şekil 4.2a. Sıvı fazda üçüncü azottan protonlanmış tüm moleküllerinin AM1 metodu ile hesaplanan kinetik pKa değerlerinin deneysel pKa değerleri ile karşılaştırılması.
y = 0,9933x - 3,9989 R2 = 0,954
-2 0 2 4 6 8 10
0 2 4 6 8 10 12 14
pKa (Deneysel)
-pKa(AM1)
1 3 2
4
5 6
7 8
9
10
Şekil4.2b. Sıvı fazda üçüncü azottan protonlanmış 5’inci molekül dışındaki diğer moleküllerin AM1 metodu ile hesaplanan kinetik pKa değerlerinin deneysel pKa değerleri ile karşılaştırılması.
Şekil 4.3. Sıvı fazda üçüncü azottan protonlanmış tüm moleküllerin MNDO metodu ile hesaplanan kinetik pKa değerlerinin deneysel pKa değerleri ile karşılaştırılması.
y = -0,861x + 6,2379 R2 = 0,8631
-4 -2 0 2 4 6 8 10
-2 0 2 4 6 8 10 12
pKa(Deneysel)
pKa(MNDO)
12 34
5 6
9 7
8 10
y = 0,6521x - 9,7645 R2 = 0,9185
-4 -2 0 2 4 6 8 10
10 15 20 25 30
pKa(Deneysel)
-pKa(MINDO/3)
10 8 5
7
9 6
3 4
2 1
Şekil 4.4. Sıvı fazda üçüncü azottan protonlanmış tüm moleküllerinin MINDO/3 metodu ile hesaplanan kinetik pKa değerlerinin deneysel pKa değerleri ile karşılaştırılması.
-1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
pKa(PM3)
pKa(Deneysel) y = 1,0512x + 7,3155
R2 = 0,0584
y = -7,6342x + 3,6952 R2 = 0,9575
3
1 2 4
6
5
9 7
8 10
Şekil 4.5. Sıvı fazda üçüncü azottan protonlanmış tüm moleküllerinin PM3 metodu ile hesaplanan termodinamik pKa değerlerinin deneysel pKa değerleri ile karşılaştırılması.
-1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
pKa(AM1) pKa(Deneysel)
y = 2,9524x - 0,84 R2 = 0,1195 y = 1,6261x + 6,3171 R2 = 0,349
10 8
5 7
6
9 2 1
4
3
,0
Şekil 4.6. Sıvı fazda üçüncü azottan protonlanmış tüm moleküllerin AM1 metodu ile hesaplanan termodinamik pKa değerlerinin deneysel pKa değerleri ile karşılaştırılması.
-1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0
0 0,2 0,4 0,6 0,8
pKa(MNDO) pKa(Deneysel)
y = 7,4917x - 0,9252 R2 = 0,534 y = 0,4989x + 7,2915 R2 = 0,0973
8 10
7 9
5 6 2
4
1
3
Şekil 4.7a.Sıvı fazda üçüncü azottan protonlanmış tüm moleküllerin MNDO metodu ile hesaplanan termodinamik pKa değerlerinin deneysel pKa değerleri ile karşılaştırılması
y = 9,9115x - 2,1386 R2 = 0,8303
-2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0
0 0,1 8 0,210 0,3 0,4 0,5 0,6
9 5
6
pKa(Deneysel)
pKa(MNDO)
Şekil 4.7b. Sıvı fazda üçüncü azottan protonlanmış 5-10 arası 7’inci molekül dışındaki diğer moleküllerin MNDO metodu ile hesaplanan termodinamik pKa değerlerinin deneysel pKa değerleri ile karşılaştırılması
-1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4
pKa(MINDO/3) pKa(Deneysel)
y = 0,4584x + 1,2002
2
y = -1,6271x + 9,0439 R2 = 0,4823
8 10
9 5
7
6 4
1 2 3
,0
Şekil 4.8a. Sıvı fazda üçüncü azottan protonlanmış tüm moleküllerinin MINDO/3 metodu ile hesaplanan termodinamik pKa değerlerinin deneysel pKa değerleri ile karşılaştırılması.
y = 6,595x - 2,6771 R2 = 0,944
-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
0,0 0,2 80,4 0,6 0,8 1,0 1,2
5
7
6
pKa(Deneysel)
pKa (MINDO/3)
Şekil 4.8b. Sıvı fazda üçüncü azottan protonlanmış 5-10 arası 9’uncu ve 10’uncu molekül dışındaki diğer moleküllerin MINDO/3 metodu ile hesaplanan termodinamik pKa değerlerinin deneysel pKa değerleri ile
karşılaştırılması
y = -2,3331x + 9,5601 R2 = 0,908
7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 8,0 8,2
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
4
1 2
pKa(MINDO /3) pKa(Deneysel)
Şekil 4.8c. Sıvı fazda üçüncü azottan protonlanmış 1-4 arası 3’üncü molekül dışındaki diğer moleküllerin MINDO/3 metodu ile hesaplanan termodinamik pKa değerlerinin deneysel pKa değerleri ile karşılaştırılması
y = 4,2309x - 25,516 R2 = 0,5202
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0
9 9,2 9,4 9,6 9,8 10 10,2 10,4
-pKa(Kinetik)
-(EHOMO-ELUMO )(PM3) 3 2
4 1
6 5 7
8 9 10
Şekil 4.9. Bazı sübstitüe imidazol türevi moleküllerinin nötr hallerinin sıvı fazda PM3 yöntemi ile hesaplanan EHOMO-ELUMO değerlerinin kinetik pKa değerleri ile karşılaştırılması
y = -0,3956x + 4,1281 R2 = 0,588
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
9,0 9,2 9,4 9,6 9,8 10,0 10,2 10,4
pKa(Termodinamik)
-(EHOMO-ELUMO )(PM3)
1 2
2
3 4
5
6 7 8
9 10
Şekil 4.10. Bazı sübstitüe imidazol türevi moleküllerinin nötr hallerinin sıvı fazda PM3 yöntemi ile hesaplanan EHOMO-ELUMO değerlerinin termodinamik pKa değerleri ile karşılaştırılması
y = 6,6312x - 61,211 R2 = 0,4839
-2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0
9,0 9,2 9,4 9,6 9,8 10,0 10,2 10,4
pKa(Deneysel)
-(EHOMO-ELUMO )(PM3) 2 1 3 4
5 6
7
8 9
10
Şekil 4.11. Bazı sübstitüe imidazol türevi moleküllerinin nötr hallerinin sıvı fazda PM3 yöntemi ile hesaplanan EHOMO-ELUMO değerlerinin deneysel pKa değerleri ile karşılaştırılması
y = 5,3162x - 42,694 R2 = 0,8107
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0
8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5
-pKa(Kinetik)
-(EHOMO-ELUMO ) (AM1) 2 1 3 4
5 6
7
8 9
10
Şekil 4.12. Bazı sübstitüe imidazol türevi moleküllerinin nötr hallerinin sıvı fazda AM1 yöntemi ile hesaplanan EHOMO-ELUMO değerlerinin kinetik pKa değerleri ile karşılaştırılması
y = -0,0594x + 1,3428 R2 = 0,0334
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5
pKa(Termodinamik)
-(EHOMO-ELUMO ) (AM1)
2 1
3
4 5 6
7 8
9
10
Şekil 4.13. Bazı sübstitüe imidazol türevi moleküllerinin nötr hallerinin sıvı fazda AM1 yöntemi ile hesaplanan EHOMO-ELUMO değerlerinin termodinamik pKa değerleri ile karşılaştırılması
y = 4,6745x - 40,867 R2 = 0,5799
-2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0
8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5
pKa(Deneysel)
-(EHOMO-ELUMO ) (AM1)
1
6
3 2
4
7 5
8 9
10
Şekil 4.14. Bazı sübstitüe imidazol türevi moleküllerinin nötr hallerinin sıvı fazda AM1 yöntemi ile hesaplanan EHOMO-ELUMO değerlerinin deneysel pKa değerleri ile karşılaştırılması
y = -4,819x + 48,259 R2 = 0,7292
-2,0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0
8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5
pKa(Kinetik)
-(EHOMO-ELUMO ) (MNDO) 2 1 3
4 5
6 7 8
9 10
Şekil 4.15. Bazı sübstitüe imidazol türevi moleküllerinin nötr hallerinin sıvı fazda MNDO yöntemi ile hesaplanan EHOMO-ELUMO değerlerinin kinetik pKa değerleri ile karşılaştırılması
y = 0,1123x - 0,6945 R2 = 0,1261
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5
pKa(Termodinamik)
-(EHOMO-ELUMO ) (MNDO) 1 3
5
2 4 6
7 8
9
10
Şekil 4.16. Bazı sübstitüe imidazol türevi moleküllerinin nötr hallerinin sıvı fazda MNDO yöntemi ile hesaplanan EHOMO-ELUMO değerlerinin termodinamik pKa değerleri ile karşılaştırılması
y = 3,9393x - 33,329 R2 = 0,5673
-2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0
8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5
pKa(Deneysel)
-(EHOMO-ELUMO ) (MNDO) 2 1 3
4
5 6
7
8 9
10
Şekil 4.17. Bazı sübstitüe imidazol türevi moleküllerinin nötr hallerinin sıvı fazda MNDO yöntemi ile hesaplanan EHOMO-ELUMO değerlerinin deneysel pKa değerleri ile karşılaştırılması
y = 7,3766x - 45,854 R2 = 0,72
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0
8,0 8,5 9,0 9,5 10,0
-pKa(Kinetik)
-(EHOMO-ELUMO )
1 2 3
4
5 6
7
8 9
10
Şekil 4.18. Bazı sübstitüe imidazol türevi moleküllerinin nötr hallerinin sıvı fazda MINDO/3 yöntemi ile hesaplanan EHOMO-ELUMO değerlerinin kinetik pKa değerleri ile karşılaştırılması
y = 0,0915x - 0,0214 R2 = 0,0314
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
8,0 8,5 9,0 9,5 10,0
pKa(Termodinamik)
-(EHOMO-ELUMO ) (MINDO/3)
1 2 3
4 10
9 8 5
6 7
Şekil 4.19. Bazı sübstitüe imidazol türevi moleküllerinin nötr hallerinin sıvı fazda MINDO/3 yöntemi ile hesaplanan EHOMO-ELUMO değerlerinin
termodinamik pKa değerleri ile karşılaştırılması
y = 5,3538x - 44,59 R2 = 0,8191
-1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0
8,0 8,5 9,0 9,5 10,0
pKa(Deneysel)
-(EHOMO-ELUMO ) (MINDO/3)
1 2
3 4
5 6
7
8 9
10
Şekil 4.20. Bazı sübstitüe imidazol türevi moleküllerinin nötr hallerinin sıvı fazda MINDO/3 yöntemi ile hesaplanan EHOMO-ELUMO değerlerinin deneysel pKa değerleri ile karşılaştırılması
Çalışılan imidazol türevlerinin sıvı fazda üçüncü konumdan (N) protonlanması düşünülerek yapılan teorik hesaplamalar sonucu elde edilen fiziksel parametre ve enerji değerleri Çizelge 3.1. ve Çizelge 4.1. ‘de verilmiştir. Bu değerleri kullanarak yapılan pKa hesaplamaları sonucunda elde edilen kinetik asitlik sabiti, (pKa) değerlerinin literatür değerleri, (pKa) ile karşılaştırılmasına ait grafikler Şekil 4.1, Şekil 4.2a, Şekil 4.2b, Şekil 4.3, Şekil 4.4’ de verildi.
Elde edilen grafiklerde kinetik pKa (Hesaplanan) değerleri ile pKa (Deneysel) değerleri arasında uyum olduğu görüldü. (R2 değerleri % 86-97 arasında) En iyi uyumun PM3 yöntemiyle hesaplanan değerler yardımıyla çizilen grafikte olduğu görüldü. Bu durum literatürdede vurgulanmaktadır (Stewart,1989). Ancak, AM1 yöntemi ile hesaplanan değerler yardımıyla çizilen grafikte 5 numaralı molekül ihmal edilirse daha büyük bir korelasyon değeri elde edildi. (R2 % 89’den % 95). MINDO/3 yöntemi ile hesaplanan değerler yardımıyla çizilen grafik PM3 kadar başarılı olmasada diğer yöntemlere göre daha büyük korelasyon verdiği görüldü. ( R2 % 91)
Çalışılan imidazol türevlerinin sıvı fazda üçüncü konumdan (N) protonlanması düşünülerek yapılan teorik hesaplamalar sonucu elde edilen fiziksel parametre ve enerji değerleri Çizelge 3.1. ve Çizelge 4.2. ‘de verilmiştir. Bu değerleri kullanarak yapılan pKa hesaplamaları sonucunda elde edilen termodinamik asitlik sabiti, (pKa) değerlerinin literatür değerleri, (pKa) ile karşılaştırılmasına ait grafikler Şekil 4.5, Şekil 4.6, Şekil 4.7a, Şekil 4.7b, Şekil 4.8a , Şekil 4.8b , Şekil 4.8c’ de verildi.
Elde edilen grafiklerde termodinamik pKa(Hesaplanan) değerleri ile pKa (Deneysel) değerleri arasında 1-4 numaralı moleküllerin kendi aralarında, 5-10 numaralı moleküllerinde kendi aralarında uyum içerisinde olduğu görüldü. 1-4 molekülleri arasında çizilen grafiklerden en iyi uyumun MINDO/3 yöntemiyle hesaplanan değerler yardımıyla çizilen grafikte olduğu görüldü. Ancak, 1-4 molekülleri arasında MINDO/3 yöntemiyle çizilen grafikte 3 numaralı molekül ihmal edilirse daha büyük bir korelasyon değeri elde edildi. (R2 % 48’den % 90)
5-10 molekülleri arasında çizilen grafiklerden en iyi uyumun PM3 yöntemiyle hesaplanan değerler yardımıyla çizilen grafikte olduğu görüldü. Ancak, 5-10 molekülleri arasında MNDO yöntemiyle çizilen grafikte 7 numaralı molekül ihmal edilirse daha büyük bir korelasyon değeri elde edildi. (R2 % 53’den % 83). MINDO/3 yöntemiyle çizilen grafikte 9 ve 10 numaralı moleküller çıkarıldığında çok yüksek korelasyon değeri elde edildi. (R2 %1’den %94). NO2 grubu içeren 9 ve 10 moleküllerin çıkarıldığında korelasyon değerinin yükseldiği görüldü.
Bazı sübstitüe imidazol türevi moleküllerinin nötr halleri düşünülerek sıvı fazda PM3, AM1, MNDO ve MINDO/3 yöntemleri ile hesaplanan nükleofillik,(n) değerlerinin kinetik pKa, termodinamik pKa ve deneysel pKa değerleri ile karşılaştırılması sonucunda elde edilen grafikler Şekil 4.9- Şekil 4.20 arasında verilmiştir.
Kinetik pKa ile nükleofillik, (n) değerleri arasında çizilen grafiklerdeki uyumun;deneysel pKa ile nükleofillik,(n)değerleriarasında çizilen grafiklerdeki uyuma yakın değerler olduğugörüldü. (R2 değerleri % 52-81 arasında). AM1 yöntemiyle elde edilen korelasyon değerinin diğer yöntemlere göre daha yüksek olduğu belirlendi. (R2
%81). PM3, AM1, MNDO yöntemleri ile elde edilen grafiklerde üzerinde çalışma yapılan moleküllerin üç farklı grupta toplandığı belirlendi. 1-7 numaralı moleküller; 8-9 numaralı moleküller ve 10 numaralı molekülün farklı grupta toplandığı belirlendi.
MINDO/3 yöntemiyle elde edilen grafikte 1-4 numaralı moleküller ile 5-9 numaralı moleküller ve 10 numaralı molekül kendi aralarında üç ayrı grup oluşturduğu görüldü.En iyi uyumun elde edildiği AM1 grafiğinde; 10 numaralı molekülün pKa
değerinin en düşük değere sahip olduğu belirlendi. 8, 9 ve 10 numaralı moleküllere NO2 grubu bağlanmış olup, biribirilerinin pozisyon izomerleridir. 2C konumundan NO2 grubunun bağlandığı düşünüldüğünde asitlik sabitinin en düşük değeri aldığı belirlendi.
Termodinamik pKa ile nükleofillik, (n) değerleri arasında çizilen grafiklerdeki uyumun; kinetik pKa ile nükleofillik,(n)değerleriarasında çizilen grafiklere göre daha az olduğu belirlendi. (R2 değerleri % 3-58 arasında). PM3 yöntemiyle elde edilen korelasyon değerinin diğer yöntemlere göre daha yüksek olduğu görüldü. (R2 %58 ).
PM3, AM1, MNDO yöntemleri ile elde edilen grafiklerde üzerinde çalışma yapılan moleküllerin üç farklı grupta toplandığı belirlendi. 1-7 moleküller; 8-9 moleküller ve 10 numaralı molekülün farklı grupta olup;MINDO/3 yöntemiyle elde edilen grafikte ise 1-4 moleküllerle; 5-9 moleküller kendi aralarında; 10 numaralı molekülün ise farklı bir grubu oluşturduğu görüldü.
Deneysel pKa ile nükleofillik,(n)değerleri arasında çizilen grafiklerdeki korelasyon değerleri (R2 ) % 48-81 arasında olup, en yüksek korelasyonun MINDO/3 yöntemiyle çizilen grafikte olduğu görüldü. PM3, AM1, MNDO ve MINDO/3 yöntemleri ile elde edilen grafiklerde üzerinde çalışma yapılan moleküllerin dört farklı grupta toplandığı belirlendi. 1-4; 5-7 ; 8-9 ve 10 numaralı molekülün kendi aralarında gruplandığı belirlendi. 2; 3 ve 4 numaralı molekül birbirinin pozisyon izomeri olup; sırasıyla 4C, 5C, 2C konumlarından –CH3 grupları bağlanmıştır. Elde edilen grafiklerden 2 numaralı molekülün pKa değerinin en küçük; 4 numaralı molekülün en yüksek olduğu görüldü.
8 ; 9 ve 10 numaralı moleküllerde pozisyon izomeri olup; elde edilen grafiklerden 8. ve 10. molekülün pKa değerlerinin birbirine yakın olduğu; 9 numaralı molekülün pKa
değerinin daha yüksek olduğu belirlendi.
Çalışılan imidazol türevlerinin sıvı fazda üçüncü konumdan (N) protonlanması düşünülerek yapılan teorik hesaplamalar sonucunde elde edilen kinetik pKa, termodinamik pKa ve deneysel pKa değerleri Çizelge 4.4.’ de verilmiştir.
pKa hesaplamaları sonucunda bulunan termodinamik pKa ve kinetik pKa değerlerinden; termodinamik pKa değerlerinin kinetik pKa değerlerine göre deneysel verilerle daha iyi uyum içerisinde olduğu belirlendi.
KAYNAKLAR DİZİNİ
Albert, A., 1963, Physical Methods in Heterocyclic Chemistry, Academic Press, Ed.
Katrizky, R. A., 1,2-107, London.
Altural, B., 1997, Organik Reaksiyon Mekanizmaları, Erciyes Üniv. Yay. Kayseri.
Acheson, R.M.,1976, “Introduction to the Chemistry of Heterocyclic Compounds”, John Wiley and Sons, New York.
Bingham, R.C., Dewar, M.J.S. ve LO, D.C., 1975, J. Ame.Chem. Soc.,97,1285.
Breusch F. L., 1960, Genel Kimya Organik Kısım, ( Çev. E. Ulusoy), İstanbul Üniv.
Yay., İstanbul.
Catalan,J., Abboud, J.L.M., and Elguero,J., 1987,’’ Basicity and Acidity of Azoles’’
Advances in Heterocyclic Chemistry , Ed. Katrizky, R. A., Academic Press Inc.
Cebe, Mustafa, 1991, Atom ve Molekül Kimyası (Kuantum Kimyası), Bursa.
Clark, T., 1985, A Hand Book of Computational Chemistry.
Cook, D.B., 1974, Ab initio Valence Calculations in Chemistry.
Cs Chem Office Ultra 4.5,1997, Cambridge Scientific Computing İnc., Cambridge Soft Corporation 875 Massachsettes Auenue Cambridge, Massachsettes, 02139, USA.
Dewar, M.J.S. and Gleicher, G.J.,1966, Journal of Chemical Phys.,44, 759.
Erdik, E. ve Sarıkaya, Y.,1993, Temel Üniversite Kimyası.
Fessenden, R.J., Logue M.W. and Fessenden, J.S., 2001, Organik Kimya, (Çev. T. Uyar), Ankara.
Hammett, L.P., 1940, Physical Organic Chemistry, Mc. Grow-Hill, New York.
Hart,H., Hart D.J., Craine L.E., 1998, Organik Kimya, (Çev. T.Uyar), Ankara.
İkizler,A. , 1985, Heterohalkalı Bileşikler.
Jones, R.A. and G.P. Bean, 1977, The Chemistry of Pyrroles Academic Press, New York.
KAYNAKLAR DİZİNİ (devamı)
Jones, R.A., 1992, Pyrroles Part Two” The Synthesis, Reaktivty and Phesical Properties of Substituted Pyrroles” School of Chemical Sciences, University of East Anglia, Norwich, U.K.
Katritzky, A.R., 1985, Handbook of Hetorocyclic Chemistry, Frs University of Florida Marks, G.S., 1969, Heme and Chlorophill; Van Nostrad.
Mcmaus, S.P., and Smith, M.R., 1978, Tetrahedron Lett., 1897.
Miessler, G.L. and Tarr,D.A., 2002, İnorganik Kimya, (Çev. N. Karacan ve P. Gürkan), Gazi Üniv. Yay., Ankara.
Mortimer, C.E., 1989, Modern Üniversite Kimyası, (Çev. T.Altınata), Ege Üniv. Yay., İzmir.
Oskay, E., 1975, Organik Kimya, Hacettepe Üniv. Yay., Ankara.
Öğretir, C., 1979, Değişik Pirolo [3,4-d] Piridazin Türevlerinin Asitlik Sabitlerinin Bulunması ve Değerlendirilmesi, Doçentlik Tezi, Eskişehir Devlet Mühendislik ve Mimarlık Akademisi, Eskişehir.
Öğretir,C. and Demirayak, Ş., 1986, Benziimidazol Çalışmaları I. Bazı 2-veya 5-Sübstitüe Benziimidazol Türevlerinin Proton Alma Davranışlarının İncelenmesi ve Hammett İlişkileri, TBAG Proje, Anadolu Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi, Eskişehir.
Öğretir, C., 1988, Fizikokimya, Yüksek Lisans Ders Notları.
Öğretir,C., Kanışkan,N., Jones, R.A., Demirayak, Ş., 1990, Yayınlanmamış çalışma.
Pelletier, 1970, S.V., Chemistry of the Alkaloids, Van Nostrand Reinhold Company, New York.
Solomons, G.T.W and Fryhle, B.C., 2002, Organik Kimya, (Çev. G.Okay ve Y.Yıldırır), İstanbul.
Soydan, A.B. ve Saraç, A.S.,1994, Genel Üniversite Kimyası ve Modern Uygulamaları, İstanbul Teknik Üniv. Yay., İstanbul.
Stewart, J.J.P., 1989,J. Comp.Chem., 10, 209, 221.
Tedder,J.M., Nechvatal, A., Murray, A.V. and Cornduff, J., 1972, “Basic Organic Chemistry, Part 4, Natural Products”, John Wiley and Sons, 24.