6533b7d8fe1ef96bd1269bcd

RESEARCH PRODUCT

Właściwości strukturalne i aromatyczność ftalocyjaniny cynku

subject

description

Metaloftalocyjaniny są grupą związków, które otworzyły nowy rozdział w wielu dziedzinach przemysłu i nauki. Dzięki czterem pierścieniom izoindolowym połączonym ze sobą za pomocą mostków azometinowych, powstaje szesnastoatomowy układ sprzężonych wiązań podwójnych składających się na makrocykl, który zawiera 18 zdelokalizowanych elektronów π spełniając regułę aromatyczności Hückla (4 n + 2, n = 4).Pojęcie aromatyczności jest jednym z najpopularniejszych terminów używanych w analizie związków π-elektronowych. Jej definicja jest niejednoznaczna. Cechami układów aromatycznych są podwyższona trwałość, zmiana długości wiązań oraz szczególne właściwości magnetyczne. Możliwe jest jednak odkształcenie płaskiej struktury ftalocyjaniny przy zachowaniu jej aromatycznych właściwości. Stopień odkształcenia makrocyklu jest zależny od jonu metalu, który znajduje się wewnątrz struktury – jego rozmiarów, stopnia utlenienia i ilości wolnych orbitali, którymi on dysponuje. Duży wpływ ma również charakter rozpuszczalnika. Ftalocyjanina z jonem cynku – zawierającym 10 elektronów na orbitalach 3d, jest molekułą graniczną między strukturami płaskimi i zgiętymi. Wykonano optymalizację struktury geometrycznej ftalocyjaniny cynku (ZnPc), a następnie scharakteryzo-wano jej aromatyczność za pomocą kryterium geometrycznego poprzez indeks HOMA (Harmonic Oscillator Model of Aromaticity) i lokalnego teoretycznego kryterium magnetycznego wyrażonego za pomocą indeksu NICS (Nucleus Independent ChemicalShifts). W obliczeniach użyte zostały funkcjonały B3LYP i M06-2X oraz wybrane bazy funkcyjne Pople’a i Jensena. Wpływ polarnego rozpuszczalnika modelowano metodą PCM. Analiza uzyskanych wyników pozwala na stwierdzenie, że polarne otoczenie oraz użycie funkcjonału M06-2X sprzyja przyjmowaniu przez ZnPc struktury niepłaskiej. Ponadto zastosowanie w obliczeniach baz funkcyjnych zawierających funkcje dyfuzyjne w większości przypadków prowadzi do spłaszczenia struktury ftalocyjaniny.