بررسی ساختار، پایداری و راسمیزاسیون ایزومرهای تری‌آزا‌سیکلوهپتاتتراان‌ از دیدگاه محاسبه های نظری

با توجه به طبیعت و نقش  مهم آزاسیکلوهپتاتتراان و ‌آزاسیکلوهپتاتری انیلیدن در شیمی آلی، ساختار و پایداری و راسمیزاسیون ده ایزومر تری‌آزاسیکلوهپتا6,4,2,1تتراان از طریق کاربن های مربوطه با استفاده از روش های محاسبه ای از اساس و تابعیت چگالی الکترون مورد بررسی قرار گرفت. ایزومر 7a به عنوان پایدارترین ایزومر تری‌آزاسیکلوهپتا6,4,2,1تتراان معرفی شد. این ایزومر دارای تقارن غیر مسطح بوده و بزرگ ترین زاویه‌ی دی ایمینی و کوچک ترین زاویه‌ی چرخش را در بین ایزومرهای تری‌آزاسیکلوهپتا6,4,2,1تتراان مورد مطالعه به خودش اختصاص داده است. ایزومرهای 9a, 1a به دلیل دافعه بین زوج الکترون‌های غیرپیوندی در اتم های نیتروژن مجاور، جزو ناپایدارترین ایزومرهای  آلنی  می باشند. تقارن غیرمسطح آلن‌ها منجر به فعالیت نوری آنها می شود. راسمیزاسیون تری‌آزاسیکلوهپتا6,4,2,1تتراان از طریق حالت گذار یک‌تایی‏ تری‌آزاسیکلوهپتا5,3,1تری ان7ایلیدن انجام می‌شود و به موقعیت اتم نیتروژن در حلقه وابسته است. ایزومرهایی دارای اتم نیتروژن در موقعیت 1 حلقه ( ایزومرهای  1، 2، 4 و 1، 2، 5 و 1، 3، 4 و  1، 3، 5 و 1، 4، 5 ) تری‌آزاسیکلوهپتا6,4,2,1تتراان از طریق حالت گذار ضد آروماتیک گونه های یک تایی تری‌آزاسیکلوهپتا5,3,1تری ان7ایلیدن راسمیزه می شوند. درحالی که ایزومرهای 2، 3، 4 و 2، 3، 5 تری‌آزاسیکلوهپتا6,4,2,1تتراان از طریق حالت گذار آروماتیک یک تایی تری‌آزاسیکلوهپتا5,3,1تری ان7ایلیدن راسمیزه می شوند. هم چنین گونه های دارای  اتم نیتروژن در موقعیت 1 حلقه δe# وδh# و δg# کوچک تری برای راسمیزه شدن نشان می دهند. ایزومر 2a با کوچک ترین δe# و δh# و δg# بالاترین سرعت راسمیزاسیون را به خودش اختصاص می دهد.

Investigation of Structure, Stability, and Racemization of Triazacycloheptatetraene Isomers from Theoretical Calculations View

Regarding the important role of azacycloheptatetraenes and their relative carbenes in organic chemistry, the structure and stability of ten triazacycloheptatetraenes and their corresponding carbenes as well as their racemization are studied at ab initio and DFT levels. The species of 7a is introduced as the most stable triazacycloheptatetraenes with the largest diimine angle and the lowest twist angle.  The species of 1a and 9a are found as the most unstable allenes through lone pairs’ repulsion of their adjacent nitrogens. Their nonplanar symmetry results to their optical activity. Racemization of triazacycloheptatetraenes performs through their singlet triazacycloheptatrienylidenes and depends on the topology of nitrogen atoms. Species with one of their nitrogen atoms in the 1 position of the ring, including 1,2,4; 1,2,5; 1,3,4; 1,3,5; and 1,4,5isomers, show racemization through their corresponding antiaromatic singlet triazacycloheptatrienylidenes as TS. In contrast, aromatic singlet carbenes appear as TS  for 2,3,4; 2,3,5triazacycloheptatetraenes. In addition species with a nitrogen atom in the 1 position of the ring especially 2a have smaller ΔE#, ΔE#, ΔH#, and ΔG#.