Studies of the formation of solid solutions of various nitrobenzoic acid derivatives and their isomers

Dažādu nitrobenzoskābju atvasinājumu un to izomēru cieto šķīdumu veidošanās pētījumi. Saršūns K., darba vadītājs Dr. Chem. Bērziņš A., zinātniskais konsultants MSc. Chem. Kons A. Maģistra darbs, 92 lappuses, 51 attēls, 29 tabulas, 17 pielikumi, 112 literatūras avoti. Latviešu valodā. Maģistra darba ietvaros ir apkopota informācija par modeļvielām – 2-aizvietotajām 4-nitrobenzoskābēm, 2-aizvietotajām 5-nitrobenzoskābēm, 4-aizvietotajām 3-nitrobenzoskābēm, kā arī 5-aizvietotajām 2-nitrobenzoskābēm –, vispārīgu vielu raksturojumu, cietvielu kristāliskām formām, kristālu uzbūvi raksturojošiem parametriem, cieto šķīdumu raksturojumu, par rentgendifraktometriju, diferenciālo skenējošo kalorimetriju, termogravimetrisko analīzi un kodolmagnētiskās rezonanses spektroskopiju, kā par fizikālajām cietfāžu pētīšanas metodēm, kas tika izmantotas pētījumos, papildus arī par kristālisko vielu struktūru aprakstošu vērtību iegūšanu, izmantojot matemātiskos aprēķinus – starpmolekulāro mijiedarbību un kristālrežģa enerģiju, molekulu raksturojošiem parametriem – Grafu kopu raksturojums, Hiršfelda virsma un to 2D pirkstu nospiedumu grafiks, un arī elektrostatiskā potenciāla kartes, kā arī papildus tam par kristālisko struktūru noteikšanu no pulvera rentgendifrakcijas datiem. Eksperimentālajā daļā ir veikta dažādu aizvietotu nitrobenzoskābju atvasinājumu un to izomēru vielu maisījumu pārkristalizācija no etanola, rezultātā iegūstot nesolvatētas kristāliskās fāzes un tādējādi cenšoties pārliecināties, vai starp tiem var veidoties cietie šķīdumi. Ar pulvera rentgendifraktometrijas un termiskās analīzes metodēm identificētas eksperimentāli iegūtās kristāliskās fāzes, papildus tam izmantojot iegūtos kodolmagnētiskās rezonanses spektrus, iegūta informācija par dažādu nitrobenzoskābju atvasinājumu un to izomēru vielu maisījumu attiecību kristalizācijas produktos. Tālāk, izmantojot kvantu ķīmiskos aprēķinus, pētīti un aprakstīti cieto šķīdumu veidošanās strukturālie, tajā skaitā Hiršfelda virsmu 2D pirkstu nospiedumu grafiku un elektrostatiskā potenciāla karšu izpēte, papildus tam noteikti izvēlētu iegūto cieto šķīdumu kristāliskā režģa parametri, kā arī enerģētiskie aspekti – starpmolekulāro mijiedarbību un kristālrežģa enerģija.Studies of the formation of solid solutions of various nitrobenzoic acid derivatives and their isomers. Saršūns K., scientific supervisors Dr. Chem. Bērziņš A., MSc. Chem. Kons A. Master Thesis, 92 pages, 51 figures, 29 tables, 17 supplements, 112 references. In Latvian. This master thesis contains information about model compounds – 2-substituted 4-nitrobenzoic acids, 2-substituted 5-nitrobenzoic acids, 4-substituted 3-nitrobenzoic acids and also 5-substituted 2-nitrobenzoic acids –, general characteristics of the substances, crystalline forms of solids and also characteristics of crystalline structures, description of solid solutions, the use of different physical solid-phase methods: X-ray diffractometry, differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis and nuclear magnetic resonance spectroscopy, that have been employed in this research. As well as the use of mathematical calculations to obtain the descriptive values of the crystalline structure – intermolecular interaction and the crystal lattice energy, and also molecular characteristics – characterization of Graph sets, Hirschfield surface and their 2D fingerprint graphs, electrostatic potential maps and also determination of crystalline structures from powder X-ray diffraction. Experimental part includes recrystallization from ethanol of mixtures of various substituted nitrobenzoic acid derivatives and their isomers, and as a result preparation of ansolvated crystalline phases, in order to ensure that solid solid solutions can form between them. Crystalline phases that were obtained during the work were identified using X-ray powder diffraction and thermal analysis methods, in addition using the resulting nuclear magnetic resonance spectrum, obtained information about the ratio of mixtures of various nitrobenzoic acid derivatives and their isomers in crystallization products. Further, using quantum chemical calculations, the structural – including Hirschfield surface 2D fingerprint graphs and electrostatic potential maps, in addition, the crystalline lattice parameters of the obtained solid solutions were determined, and also energetic aspects – intermolecular interaction and crystal lattice energy, are studied and described