بررسي خصلت آروماتيكي برخي نانوساختارهاي كربني پلي سيكلي كاسه اي شكل

Evaluation of the aromatic character of some bowl shape polycyclic carbon nanostructures

در دودهه ي اخير، شاخص جابجايي شيميايي مستقل هسته اي (NICS) در بسياري از مقالات براي سنجش ميزان آروماتيسيته تركيبات آلي و معدني استفاده شده است. در اين پژوهش خصلت آروماتيكي، غير آروماتيكي و ضد آروماتيكي در حلقه هاي مختلف نانوساختار هاي كاسه ايشكل كورونن[1] (C24H12)، كورانولن[2] (C20H10)، سومانن[3] (C21H12) و سيركيومتريندن[4] (C36H12) كه زيرساخت هاي فولرن (C60) مي باشند، با استفاده از اين شاخص بررسي شده است. ابتدا ساختارها در سطح نظري B3LYP/6-311+G(d،p) بهينه شدند و محاسبات فركانسي در همين سطح براي اطمينان از رسيدن به ساختارهاي صحيح مربوطه، انجام شد. محاسبات NMR در همين سطح براي تعيين تنسورهاي پوشيدگي مغناطيسي به منظور محاسبه ي شاخص آروماتيسيته NICS و NICSzz در سطح مولكول و يك آنگستروم بالا و پايين و براي حلقه هاي مختلف هر مولكول انجام شد و از آن ها براي بحث در خصوص آروماتيك، غيرآروماتيك يا ضدآروماتيك بودن موضعي و نيز خصلت آروماتيكي كلي چهار مولكول فوق استفاده شد. نتايج نشان داد به طور كلي مقادير NICS يا NICSzz مربوط به سطح مقعر نسبت به سطح محدب هر مولكول، منفي تر مي باشد. ميانگين NICSzz براي مولكول هاي كورونن، كورانولن، سومانن و سيركيومتريندن به ترتيب مقادير 21/57-، 7/46-، 16/13- و 0/52- به دست آمد كه نشان مي دهد كورونن و سومانن كاملاً آروماتيك، كورانولن تاحدودي آروماتيك و سيركيومتريندن غير آروماتيك مي باشد.

In two recent decades, nucleus independent chemical shift (NICS) criterion was used to gauge the amount of aromaticity of organic and inorganic compounds in a lot of publications. In this study, aromatic, nonaromatic and antiaromatic character in different rings of coronene (C24H12) ,corannulene (C20H10), sumanene (C21H12) and circumtrindene (C36H12) bowl-shaped nanostructures, which are fullerene (C60) substructures was evaluated by this criterion. In the first, structures were optimized at B3LYP/6-311+g(d,p) level of theory and then analytical frequency calculations were done at the same level to ensure achieving the correct structures. NMR calculations were also done at the same level of theory to determine the magnetic shielding tensors in order to calculating NICS and NICSzz at the polygon surface and 1 Å above and below it for different rings of each molecule. These parameters were used to discuss local aromaticity, nonaromaticity and antiaromaticity character and were also used to determining overall aromaticity character of aforesaid four molecules. Results showed that NICS or NICSzz values are more negative for concave face than convex face for each molecule. Average of the NICSzz for coronene, corannulene, sumanene and circumtrindene molecules are equal to -21.57, -7.46, -16.13 and -0.52, respectively, therefore coronene and sumanene are very aromatic, corannulene is slightly aromatic and circumtrindene is nonaromatic.