Molecular aggregation of thiols and alcoholsstudy of non-covalent interactions by microwave spectroscopy

Resumen

El estudio y comprensión de las interacciones no covalentes a nivel molecular es un campo que está en continuo desarrollo y cobra vital importancia para determinar el comportamiento estructural de muchas moléculas de interés químico, tecnológico o biológico. En esta tésis doctoral se han analizado las interacciones intermoleculares implicadas en la formación de agregados moleculares neutros, tanto dímeros como productos de microsolvatación, en fase gas. Los complejos intermoleculares se han generado mediante expansiones supersónicas pulsadas, caracterizándose posteriormente mediante espectroscopía de rotación. Este trabajo ha utilizado dos técnicas espectroscópicas, incluyendo un espectrómetro de microondas con transformada de Fourier (FTMW) de tipo Balle-Flygare en el rango de frecuencias 8-20 GHz, y un espectrómetro de transformada de Fourier de banda ancha con excitación multifrecuencia (CP-FTMW) cubriendo el rango espectral de 2-8 GHz. Los complejos intermoleculares estudiados han incluido moléculas con grupos alcohol y/o tiol, con objeto de analizar las diferencias entre las interacciones intermoleculares que implican átomos de oxígeno o azufre, en especial el enlace de hidrógeno. Se han estudiado moléculas incluyendo tanto sistemas cíclicos alifáticos (ciclohexanol, ciclohexanotiol) como aromáticos (furfuril alcohol, furfuril mercaptano, tienil alcohol, tienil mercaptano). Los enlaces de hidrógeno analizados han comprendido especialmente interacciones de tipo O-H···O, O-H···S y S-H···S. La formación de los complejos intermoleculares ha revelado en algunos de ellos una gran variedad conformacional, como la observación de seis isómeros del dímero de ciclohexanol. En el caso de los monohidratos se han observado en algunos casos desdoblamientos asociados a movimientos internos de gran amplitud, como la rotación de la molécula de agua en los monohidratos de ciclohexanol y tienil mercaptano. En los casos de moléculas quirales la dimerización ha permitido observar la estabilidad relativa de los diastereoisómeros homo o heteroquirales. El estudio experimental se ha completado con diferentes cálculos teóricos de orbitales moleculares, en especial teoría del funcional de la densidad, a fin de caracterizar las interacciones estructuralmente, energéticamente y mediante análisis topológico de la densidad electrónica. El conjunto de datos experimentales y teóricos permite aumentar la información existente sobre enlaces de hidrógeno con átomos de azufre, generalmente poco estudiados, y su comparación con los análogos oxigenados.