Analyses structurale et conformationelle de matériaux organiques conjugués

Abstract

Notre travail a été consacré à l’étude comparative de l'analyse structurale obtenue par diffraction des rayons X et par calcul théoriquede deux nouveaux matériaux quinoléiques synthétisés, de formule chimiqueC18H14N4.H2Oet C18H13N5O6.H2Oet d’acronyme NBQA et DBQA respectivement. Ces deux matériaux organiques (NBQA et DBQA) ont été caractérisés en utilisant deux approches complémentaires; l’approche expérimentale basée sur des techniques d’analysephysicochimique et l’approche théorique en utilisant des méthodes quanto-chimiquesab initio de type Möller-Plesset (MP2) et la théorie fonctionnelle de la densité (DFT) avec les fonctionnelles BPV86 et GGA-PBE, enutilisant la base de calcul 6-311G(d,p).La méthode DFT donne des résultats qui sont en bon accord avec l’expérience. D’un point de vue structurale, le composé NBQA cristallise dans le système monocliniquedegroupe d’espace C2/c avec huit molécules par maille cristalline, tandis que le composé DBQA cristallise dans le système tricliniqueavec quatre molécules par maille, arrangées selon le groupe d’espace P-1. La structure cristallographique de nos matériaux organiques a été résolue par les méthodes directes et affinée par la méthodedes moindres carrés sous le logiciel WINGX. Les deux structures moléculaires obtenues par la diffraction des rayons X ont été confirmées par des mesures spectroscopiques : FT-IR, déplacements chimiques RMNde1Het 13C, UV-Visible. La cohésion cristalline dans ces deux matériaux quinoléiques est assurée par un réseau de liaisons hydrogènes de type C…H…N et C…H…O.Les transitionsélectroniques sont calculées par la théorie de la fonctionnelle de la densité dépendante du temps(TD-DFT). Le gap énergétique entre les énergies des orbitales moléculaires les plus hautesoccupées (HOMO) et les énergies des orbitales moléculaires les plus basses vacantes(LUMO) est obtenu en calculant les énergiesdes orbitales moléculaires frontières en utilisant les niveauxde calcul BPV86/6-311G(d,p) et GGA-PBE/6-311G(d,p). Les énergies HOMO et LUMOcalculées et l’analyse des orbitales naturelles de liaison (NBO) ont révélé quele transfert de charge se produit dans les deux molécules. Les charges atomiques de Mulliken et lepotentiel électrostatique moléculaire (MEP) sont déterminés afin de trouver les sites les plusréactifs vis-à-vis d’attaques électrophiles et nucléophiles.