SELEKTIVITAS ETER MAHKOTA TERHADAP KATION LOGAM, PEMODELAN MOLEKUL BERDASARKAN METODE AB INITIO

Yahmin, Prof. Dr.rer.nat. Harno Dwi Pranowo, M.Si.

2012 | Disertasi | S3 Ilmu Kimia

Selektivitas eter 12-mahkota-4 (12C4), 15-mahkota-5 (15C5), dibenzo-12- mahkota-4 (DBz12C4) dan dibenzo-15-mahkota-5 (DBz15C5) dalam mengikat kation logam Mn+ (Mn+ = Li+, Na+, K+, Zn2+, Cd2+ dan Hg2+) telah dikaji menggunakan metode Ab Initio Hartree-Fock dengan himpunan basis LANL2MB. Kajian tentang pengaruh mikrosolvasi dan pengaruh subsituen dengan substituen - CH3, -OCH3, -CH=CH2, -CH(OH)CH3, -CHO, -COOH, -Cl dan -Br terhadap selektivitas eter mahkota juga dilakukan. Dalam penelitian ini yang dimaksud mikrosolvasi adalah penambahan satu atau dua molekul air pada kompleks eter mahkota-kation logam. Optimasi geometri, perhitungan frekuensi vibrasi dan energi interaksi dilakukan terhadap eter mahkota, kompleks eter mahkota-kation dan kompleks eter mahkota-kation dalam sistem mikrosolvasi. Selektivitas eter mahkota terhadap kation dikaji dengan melakukan analisis parameter struktur kompleks, energi interaksi, spektra IR, sifat-sifat termodinamika dan muatan atom. Hasil kajian menunjukkan bahwa selektivitas eter mahkota dalam mengikat kation logam mengikuti urutan Li+ > Na+ > K+ dan Zn2+ > Cd2+ > Hg2+. Substituen yang mengandung gugus pendorong elektron -CH3, -OCH3, -CH=CH2 dan -CH(OH)CH3 dapat meningkatkan selektivitas eter mahkota dalam mengikat kation. Gugus penarik elektron -CHO, -COOH, -Cl dan -Br dapat menurunkan selektivitas eter mahkota. Mikrosolvasi dengan penambahan satu molekul air dapat meningkatkan kestabilan kompleks [Mn+.12C4] dan [Mn+.DBz12C4]. Penambahan dua molekul air dapat membuat konformasi kompleks [Mn+.15C5] dan [Mn+.DBz15C5] menjadi lebih simetris yang ditandai oleh keberadaan kation dalam kavitas eter mahkota, kecuali untuk K+. Frekuensi vibrasi dan sifat termodinamika menunjukkan bahwa semua kompleks yang dikaji adalah kompleks yang stabil.

Selectivity of 12C4, 15C5, DBz12C4 and DBz15C5 to bind some metal cations Mn+, (Mn+ = Li+, Na+, K+, Zn2+, Cd2+ and Hg2+), were studied based on an ab initio Hartree-Fock method using LanL2MB as a basis set. The effects of microsolvation and the substituent effects of -CH3, -OCH3, -CH=CH2, - CH(OH)CH3, -CHO, -COOH, -Cl and -Br on the selectivity of crown ethers were studied. Geometry optimization, vibration frequency and energy interaction calculation have been done to the structure of crown ethers, crown ether-cation complexes, and crown ether-cation complexes in the microsolvation system. Selectivity of crown ethers were discussed in term of the structure parameter of crown ethers, interaction energies, IR spectra of the complexes, thermodynamics properties and atomic charges. The result showed that selectivity of crown ethers to bind metal cations follows the sequence order of Li+> Na+ > K+ and Zn2+ > Cd2+ > Hg2+. Substituents containing electron donating groups, -CH3, -OCH3, -CH=CH2 and -CH(OH)CH3 increase selectivity of crown ethers in cations binding by induction effect, while electron withdrawing groups, -CHO, -COOH, -Cl and Br, reduce the ability of crown ethers to bind cations. Microsolvation by addition of one water molecule increase the stability of [Mn+.12C4] and [Mn+.DBz12C4] complexes. The addition of two water molecules on [Mn+.15C5] and [Mn+.DBz15C5] complexes stabilized conformation of the complexes by maintaining the cations inside the cavity of crown ethers, except for K+ cation. Frequency of vibration and thermodynamics properties show that all complexes under consideration are stable complexes.

Kata Kunci : eter mahkota, kation logam, ab initio, mikrosolvasi