بررسی محاسباتی تهیه و پایداری ایلیدهای کربن با عناصر گروه v با استفاده از نرم افزار اسپارتان

شیمی محاسباتی در کنار دو روش تجربی و نظری پایه گذاری شده و هر سه شاخه به نوعی با هم در ارتباط هستند. اطلاعات به دست آمده از آزمایش ها، ضمن تأیید نتایج حاصل از محاسبات، نظریه پردازان را با دیدگاه های جدید برای مباحث نظری آشنا می سازد. شیمی محاسباتی عموماً با استفاده از اصول ریاضی و نظری به حل مسائل شیمیایی می پردازد. پس از سال 1921 و در پی شناسائی ایلیدهای فسفر، توجه شیمیدانان به سنتز ایلید عناصر دیگر و کاربرد آنها در سنتز ترکیب های آلی جلب شد. پس از انجام مطالعات و آزمایش های گسترده، در نهایت شیمیدانان موفق به سنتز و شناسایی ایلید دیگر عناصر شدند. مهم ترین کاربرد سنتزی ایلیدها، استفاده آنها در سنتز آلکن ها طی واکنش ویتیگ می باشد. از آنجاکه ایلیدها ترکیب های ناپایداری هستند و اکثراً به عنوان حد واسط در واکنش های شیمیایی تولید می شوند، جداسازی و مطالعه ساختاری آنها دشوار است. از سال 1970 به بعد شیمیدانان با استفاده از شیمی محاسباتی به بررسی ساختاری این ترکیب های با استفاده از نرم افزارهای متفاوت پرداخته اند. از دید شیمی تئوری، در ایلید نیتروژنh2c--nh3+ اتم نیتروژن چهار اوربیتال با هیبریدsp3 دارد که سه اوربیتال آن با سه اتم هیدروژن و اوربیتال دیگر آن با اتم کربن همپوشانی کرده و پیوند تشکیل داده اند. به دلیل نبود اوربیتال خالی بر روی اتم نیتروژن، امکان تشکیل پیوند ? با جفت الکترون آزاد موجود در اوربیتال p کربن وجود ندارد. به همین دلیل ایلیدهای نیتروژن همواره به صورت ساختار دارای پیوند ساده هستند. در دیگر ایلیدهای گروه پنج، هترواتم علاوه بر چهار اوربیتال دارای هیبرید sp3که با اتم های هیدروژن و کربن تشکیل پیوند داده اند، اوربیتال های خالی d نیز دارد. میزان پایداری ایلیدها تا حدی به مقدار برهمکنش بین اوربیتال p اتم کربن با جفت الکترون و اوربیتال خالی d روی هترواتم بستگی دارد. در فصل اول از این پایان نامه در مورد شیمی محاسباتی صحبت می شود. در ادامه به برخی از کارهای تجربی و محاسباتی انجام شده برای سنتز و واکنش پذیری ایلیدهای گروه پنج اشاره خواهد شد. در فصل دوم روش های محاسباتی استفاده شده و داده های به دست آمده خواهد آمد. همه محاسبات در فاز گازی و با استفاده از نرم افزار اسپارتان 10 انجام شده اند و در چهار بخش طبقه بندی می شوند: در بخش اول، سنتز ایلیدها با روش های پروتون زدائی از نمک ها و استفاده از کاربن ها از لحاظ ترمودینامیکی مورد مطالعه قرار می گیرد. در بخش دوم با محاسبه طول پیوند کربن- هترواتم، بار الکتریکی مولیکن روی دو اتم و درجه پیوند برای ساختارهای متفاوتی از ایلیدهای نیتروژن و فسفر، ساده بودن پیوند کربن- نیتروژن در ایلید نیتروژن و ناپایداری این ایلید بررسی خواهد شد. در بخش سوم با محاسبه درجه پیوند، توزیع بولتزمن، میزان مسطح بودن کربن ?، انرژی واکنش انتقال درونی پروتون، طول پیوند و انرژی فعالسازی برای چرخش حول پیوند کربن- هترواتم کوشش خواهد شد که پارامترهای مناسبی برای مقایسه پایداری ایلیدهای گروه پنج به دست آید. در بخش چهارم، اثر استخلاف های متفاوت الکترون دهنده القایی، الکترون کشنده القایی و الکترون کشنده رزونانسی بر پایداری ایلیدهای گروه پنج بررسی می شود. در این بررسی طول پیوند کربن- هترواتم به عنوان مهم ترین پارامتر برای اندازه گیری میزان پایداری ایلیدها درنظر گرفته شده است. اختلاف انرژی بین اوربیتال های lumo و homo و نحوه توزیع بار مولیکن روی دو اتم به عنوان دو عامل موثر بر طول پیوند کربن- هترواتم درایلیدها محاسبه می شود. در فصل سوم به بررسی داده های به دست آمده پرداخته و در نهایت منابع و مقالات استفاده شده در این پژوهش آورده خواهد شد.