Alumno investigador: Domingo Heras Elvira

Departamento o Instituto Universitario: Departamento de Química Física y Química Inorgánica

Tareas realizadas:

El proyecto de investigación se ha centrado en la molécula de 2-(2-piridil)benzo[b]tiofeno. Esta se enmarca dentro de la familia de compuestos heterobiarílicos asimétricos y su estudio suscita un especial interés por la versatilidad de áreas en las que desempeña un papel trascendental, como son el desarrollo de nuevos fármacos o la búsqueda de catalizadores más eficientes y sostenibles.
Las tareas de investigación han combinado métodos tanto teóricos como experimentales. En primer lugar, la simulación y predicción espectral se ha llevado a cabo mediante cálculos de alto nivel de la estructura electrónica donde se han implementado distintas bases de cálculo basadas en la teoría del funcional de la densidad. Esta predicción posibilitó la asignación del espectro de rotación experimental.
Se detectaron dos confórmeros en el espectro de rotación, erigiéndose la geometría cisoide como la más estable. A su vez, fue posible determinar no solo las constantes de rotación sino también las constantes de acoplamiento del cuadrupolo nuclear, presentando un alto grado de concordancia con los valores teóricos. Sin embargo, la imposibilidad de determinar las constantes de distorsión centrífuga sugirió una línea de investigación distinta, donde se exploró la planaridad de la molécula mediante el denominado defecto de inercia.
Por otro lado, la preferencia geométrica fue exhaustivamente analizada haciendo uso de distintas herramientas teóricas donde destacan el índice de interacciones no covalentes (NCI) y los orbitales naturales de enlace (NBO).
Finalmente, se hizo un estudio computacional del agregado monohidratado, aunque el espectro de rotación experimental presenta un grado de dificultad elevado y se encuentra todavía en fases preliminares de asignación.

Objetivos alcanzados:

Se ha detectado experimentalmente la presencia de los dos confórmeros posibles de la molécula en fase gas, determinando con alto grado de adecuación con los valores computacionales las constantes de rotación, así como las constantes de acoplamiento del cuadrupolo nuclear del 14N para los dos isómeros. La preferencia de la molécula hacia la
geometría cis ha sido racionalizada mediante métodos computacionales que apuntan a la interacción atractiva entre los átomos de nitrógeno y azufre. Finalmente, se ha realizado un cálculo teórico para la especie monohidratada donde la combinación de métodos de mecánica molecular y DFT ha reducido las estructuras posibles a tres.

Sectores de aplicación:

La espectroscopía de microondas permite no solo la determinación unívoca de la estructura de la molécula, sino que también permite dilucidar si la presencia de interacciones no covalentes puede condicionar la estructura molecular. Por ello, es una herramienta complementaria de extremada utilidad en numerosas líneas de investigación, desde la química médica a la síntesis química.

Metodología utilizada:

Los cálculos teóricos para el monómero y su monohidrato han incluido predicciones de la teoría del funcional de la densidad (B3LYP-D3 y B2PLYP-D3) combinando bases de Ahlrichs (def2-TZVP) y Pople (6-311G(d)). La sección experimental se ha desarrollado mediante espectroscopía de microondas de banda ancha con excitación multifrecuencia y transformada de Fourier, operando en la región de 2-8 GHz.

Opinión sobre la experiencia investigadora desarrollada:

La beca de colaboración me ha permitido adentrarme en el funcionamiento de un grupo de investigación consolidado, donde he podido disfrutar cómo es el proceso completo que conlleva una investigación científica y el funcionamiento y día a día de una estructura investigadora.