NİKOTİNAMİD VE/VEYA BENZOAT LİGANDLARI İÇEREN BAZI Co(II), Zn(II) VE Mn(II) KOMPLEKSLERİNİN KRİSTAL YAPI ANALİZİ THE CRYSTAL STRUCTURE ANALYSES OF SOME Co(II), Zn(II) AND Mn(II) COMPLEXES WITH NICOTINAMIDE AND/OR BENZOATE LIGANDS GÜLÇİN ŞEFİYE AŞKIN PROF. DR. TUNCER HÖKELEK TEZ DANIŞMANI Hacettepe Üniversitesi Lisansüstü Eğitim-Öğretim ve Sınav Yönetmeliğinin Fizik Mühendisliği Anabilim Dalı için Öngördüğü YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak hazırlanmıştır. 2017 ÖZET NİKOTİNAMİD VE/VEYA BENZOAT LİGANDLARI İÇEREN BAZI Co(II), Zn(II) VE Mn(II) KOMPLEKSLERİNİN KRİSTAL YAPI ANALİZİ Gülçin Şefiye AŞKIN Yüksek Lisans, Fizik Mühendisliği Bölümü Tez Danışmanı: Prof. Dr. Tuncer HÖKELEK Ocak 2017, 139 sayfa Nikotinamid (NA) nikotinik asitin bir formudur. Bazı benzoik asit türevleri koordinasyon modlarındaki değişiklikler nedeniyle iki fonksiyonlu organik ligandlar olarak koordinasyon kimyasında geniş ölçüde rapor edilmişlerdir. Benzoik asit türevlerinin geçiş serisi metal komplekslerinde arilkarboksilat iyonunun yapı-fonksiyon-koordinasyon ilişkileri benzen halkalarındaki sübstitüent gruplarının doğalarına ve konumlarına, ilave ligand moleküllerin veya çözücülerin doğalarına ve sentez sıcaklıkları ile pH değerlerine bağlı olarak değişebilirler. Benzoat ligandları geçiş serisi metallerine oksijen atomları aracılığıyla tek dişli (monodentate) veya çift dişli (bidentate) olarak bağlanabilirken nikotinamid ligandları geçiş serisi metallerine sadece piridin azot atomları aracılığıyla tek dişli olarak bağlanırlar. Bu tez çalışmasında, nikotinamid ve/veya benzoat ligandlarını içeren bazı geçiş serisi metal komplekslerinin molekül ve kristal yapıları, tek kristal X-ışını kırınımı yöntemiyle belirlenmiştir. i Şiddet verileri Bruker SMART BREEZE CCD difraktometresinde toplanmıştır. Toplanan veriler, WinGX paketi içerisinde bulunan SHELXS97 ve SHELXL97 programları kullanılarak değerlendirilmişlerdir. Olası moleküller arası ve molekül içi etkileşimleri bulmak için PARST ve PLATON programları kullanılmıştır. Kimyasal ve moleküler diyagramlar CHEMWIN ve ORTEP 3 programları ile çizilmiştir. Kristallere ait birim hücre parametreleri, uzay grupları, atom koordinatları, anizotropik yer değiştirme parametreleri, atomlar arasındaki bağ uzunlukları ve açıları, torsiyon açıları ile dihedral açılar belirlenmiştir. İncelenen yapıların iki adedinde düzensiz atomların bulunduğu saptanmıştır. Çözülen yapıların üç adedinin simetri merkezine sahip olduğu ve ligandların metal atomları ile tek dişli veya iki dişli olarak bağlandığı belirlenmiştir. İncelenen tüm kristallerde, karboksilat gruplarındaki C–O bağ uzunluklarının yakın olmasından dolayı lokalize tek veya çift bağlar yerine delokalize bağlanma düzeninin hakim olduğu belirlenmiştir. Yapısı çözülen örneklerin altısında geçiş serisi metalleri etrafında hafifçe bozulmuş oktahedral koordinasyon küresinin olduğu gözlenmiştir. Olası molekül içi ve moleküller arası hidrojen bağları, C–H···π ve π–π etkileşimleri saptanarak hidrojen bağlarının neden olabileceği halka motifleri belirlenmiştir. Tez çalışmasında, kristal yapıları çözülen komplekslerin makaleleri Science Citation Index (SCI) tarafından taranan Acta Crystallographica, Section E’de yayımlanmıştır. Anahtar Kelimeler: Kristal yapı, nikotinamid, geçiş serisi kompleksleri, benzoik asit. ii ABSTRACT THE CRYSTAL STRUCTURE ANALYSES OF SOME Co(II), Zn(II) AND Mn(II) COMPLEXES WITH NICOTINAMIDE AND/OR BENZOATE LIGANDS Gülçin Şefiye AŞKIN Master of Science, Department of Physics Engineering Supervisor: Prof. Dr. Tuncer HÖKELEK January 2017, 139 pages Nicotinamide (NA) is one form of niacin. Some benzoic acid derivatives have been extensively reported in coordination chemistry, as bifunctional organic ligands, due to the varieties of their coordination modes. The structure-function-coordination relationships of the arylcarboxylate ion in trasition metal complexes of benzoic acid derivatives may change depending on the natures and positions of the substituent groups on the benzene rings, the natures of the additional ligand molecules or solvents, and the pHs and temperatures of syntheses. While benzoate ligands may coordinate to transition metals through the oxygen atoms monodentately or bidentately, nicotinamide ligands coordinate to transition metals only through the pyridine nitrogen atoms monodentately. In this thesis, the molecular and crystal structures of some transition series metal complexes containing nicotinamide and / or benzoate ligands were determined by single crystal X-ray diffraction method. iii The intensity data of the complexes were collected on a Bruker SMART BREEZE CCD diffractometer. The collected data were processed by SHELXS97 and SHELXL97 programs incorporated in the WinGX package. PARST and PLATON programs were used to determine the possible intermolecular and intramolecular interactions. Chemical and molecular diagrams were drawn by CHEMWIN and ORTEP 3 programs. Unit cell parameters, space groups, atomic coordinates, anisotropic displacement parameters, bond lengths and angles between atoms, torsion angles together with the dihedral angles of the crystals were determined. It had been determined that there were disordered atoms in two of the structures to be solved. Three of the structures solved were centrosymmetric. It has been determined that ligands are bonded to metal atoms monodentately or bidentately. It was also determined that in all of the structures, the near equalities of the C-O bonds in the carboxylate groups indicated delocalized bonding arrangements rather than localized single and double bonds. It was observed that in six of the structures the coordinations around the transition metal atoms were slightly distorted octahedrals. By taking into account the possible intra- and intermolecular hydrogen bonds together with the possible C–H···π and π–π interactions, the possible ring motifs were determined. The solved structures were reported in Acta Crystallographica, Section E indexed by Web of Science. Key Words: Crystal structure, nicotinamide, transition series complexes, benzoic acid. iv TEŞEKKÜR Yüksek Lisans tez çalışmamda tüm süreç boyunca bana engin bilgi birikimiyle her konuda yardımcı olan, yol gösteren ve destekleyen danışmanım Sayın Prof. Dr. Tuncer HÖKELEK’e, Kristalleri sentezleyen Fen-Edebiyat Fakültesi, Kafkas Üniversitesi, Kimya Bölümünden Sayın Prof. Dr. Hacali NECEFOĞLU ile Fatih ÇELİK, Ali Murat TONBUL, Gamze Yılmaz NAYİR ve Safiye ÖZKAYA’dan oluşan ekibine, Düzensiz yapıların arıtımı esnasında desteğini ve yardımını esirgemeyen Massachusetts Institute of Technology (MIT), Kimya Bölümünden Sayın Dr. Peter MÜELLER’e, Kristal verilerinin toplanmasını sağlayan Aksaray Üniversitesi, Bilimsel ve Teknolojik Uygulama ve Araştırma Merkezinden Sayın Doç. Dr. Nefise DİLEK ve Raziye ÇATAK ÇELİK’e, Her zaman destek veren ve her koşulda yanımda olan sevgili Aileme, İçtenlikle teşekkür ederim. v İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET .............................................................................................................................................i ABSTRACT ................................................................................................................................. iii TEŞEKKÜR .................................................................................................................................. v İÇİNDEKİLER ............................................................................................................................. vi ÇİZELGELER .............................................................................................................................. ix ŞEKİLLER .................................................................................................................................... x SİMGELER VE KISALTMALAR............................................................................................... xii 1. GİRİŞ ....................................................................................................................................1 1.1. Araştırmanın Amacı ve Önemi ........................................................................................1 1.2. Araştırmanın Yöntemi ....................................................................................................2 2. X-IŞINI KIRINIMI ................................................................................................................2 2.1. X-ışını Kırınımı ve Bragg Yasası ....................................................................................2 2.1.1. Bragg Yasası ...........................................................................................................2 2.2. Kırınım Demetlerinin Şiddetlerini Etkileyen Faktörler ....................................................3 2.2.1. Yapı Faktörü ...........................................................................................................3 2.2.2. Lorentz faktörü .......................................................................................................5 2.2.3. Kutuplanma (polarizasyon) faktörü .........................................................................5 2.2.4. Soğurma faktörü (A) ...............................................................................................5 2.2.5. Sıcaklık faktörü .......................................................................................................6 2.2.6. Skala faktörü ...........................................................................................................6 2.3. Kristal Yapılar ................................................................................................................7 2.3.1. Giriş .......................................................................................................................7 2.3.2. Nokta Grupları ve Uzay Grupları ............................................................................7 3. KRİSTAL YAPI ANALİZİ ....................................................................................................7 3.1. Kristal Yapının Çözümü .................................................................................................7 3.1.1. Faz Sorunu ve Elektron Yoğunluğu .........................................................................7 3.1.2. Direkt Metotlar .......................................................................................................8 3.1.3. Patterson Metodu ....................................................................................................9 3.2. Kristal Yapının Arıtımı ................................................................................................. 11 3.2.1. Fourier Metotları ................................................................................................... 11 3.2.2. En Küçük Kareler Metodu..................................................................................... 12 3.3. Hidrojen Bağları ........................................................................................................... 14 vi 3.3.1. Hidrojen Bağının Tanımı....................................................................................... 15 3.3.2. Hidrojen Bağındaki Desenler: Grafik Set............................................................... 15 3.4. Kristaldeki Düzensizlik (Disorder) ................................................................................ 17 4. DENEYSEL ÇALIŞMALAR ............................................................................................... 18 4.1. Veri Toplama ............................................................................................................... 19 4.2. Yapı Analizinde Kullanılan Bilgisayar Programları ....................................................... 20 4.2.1. WinGX ................................................................................................................. 20 4.2.2. PLATON ve PARST Programları ......................................................................... 21 4.2.3. ORTEP-3 Programı ............................................................................................... 21 4.2.4. SHELX-97 Programı............................................................................................. 21 4.3. Kristal Yapı Analizi ...................................................................................................... 22 4.3.1. Katena-poli[[diaquabis(4-formilbenzoat-κO1)kobalt(II)]-μ-pirazin-κ2N:Nˊ], [Co(C H O ) (C H N )(H O) ] Bileşiği… ........................................................................... 22 8 5 3 2 4 4 2 2 2 n 4.3.1.1. Kristalin Sentezlenmesi ................................................................................. 22 4.3.1.2. Yapı Arıtımı .................................................................................................. 22 4.3.1.3. Molekül ve Kristal Yapıların Tartışılması ...................................................... 23 4.3.1.4. Supramoleküler Özellikler ............................................................................. 25 4.3.2. Katena-poli[[aquabis(4-formilbenzoat)-κ2O1,O1ˊ;κO1-çinko]-μ-pirazin-κ2N:Nˊ], [Zn(C H O ) (C H N )(H O)] Bileşiği… ............................................................................. 26 8 5 3 2 4 4 2 2 n 4.3.2.1. Kristalin Sentezlenmesi ................................................................................. 26 4.3.2.2. Yapı Arıtımı .................................................................................................. 27 4.3.2.3. Molekül ve Kristal Yapıların Tartışılması ...................................................... 28 4.3.2.4. Supramoleküler Özellikler ............................................................................. 31 4.3.3. Poli[bis(μ-nikotinamid-κ2N1:O)bis(μ-4-nitrobenzoat-κ2O1:O1ˊ)çinko], [Zn(C H N O) (C H NO ) ] Bileşiği ................................................................................... 32 6 6 2 2 7 4 4 2 n 4.3.3.1. Kristalin Sentezlenmesi ................................................................................. 32 4.3.3.2. Yapı Arıtımı .................................................................................................. 33 4.3.3.3. Molekül ve kristal Yapıların Tartışılması ....................................................... 34 4.3.3.4. Supramoleküler Özellikler ............................................................................. 37 4.3.4. Trans-diaquabis(4-siyanobenzoat-κO)bis(nikotinamid-κN1)kobalt(II), [Co(C H NO ) (C H N O) (H O) ] Kompleksi ..................................................................... 38 8 4 2 2 6 6 2 2 2 2 4.3.4.1. Kristalin Sentezlenmesi ................................................................................. 38 4.3.4.2. Yapı Arıtımı .................................................................................................. 38 4.3.4.3. Molekül ve Kristal Yapıların Tartışılması ...................................................... 39 4.3.4.4. Supramoleküler Özellikler ............................................................................. 41 vii