Etude combinée par diffraction X et calcul théorique de la distribution de la densité électronique des matériaux moléculaires

Abstract

Le présent travail a pour but la caractérisation de deux nouveaux composés de la famille des thiazolidinones de formule chimique brute C22H20O3N2S3 et C20H18O3N2S3 que nous avons nommées EMTH2 et MMTh2 avec une importance particulière sur leurs structures moléculaires et leurs rôles importants dans la caractérisation de leurs propriétés intrinsèques qui sert au fonctionnement de ces matériaux. Ces deux matériaux organiques (EMTH2 et MMTH2) ont été caractérisés en utilisant deux approches complémentaires, l’approche expérimentale par des techniques d’analyse physicochimiques et l’approche théorique par les méthodes de la mécanique quantique. Tout d’abord, des calculs théoriques à l’aide de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), implémenté sous le logiciel Gaussian 09, ont été effectués pour modéliser les systèmes moléculaires, composants nos composés thiazolidinones. Par la suite, des analyses physicochimiques par la diffraction des rayons X sur monocristal (DRX) et des mesures spectroscopiques (IR, RMN, UV-Visible) sont réalisées afin d’identifier la structure ainsi que les propriétés de nos matériaux étudiés. D’un point de vue structurale, le composé EMTH2 cristallise dans le système monoclinique de groupe d’espace P21/c avec quatre molécules par maille cristalline, la même chose pour le composé MMTH2 cristallise dans le système monoclinique avec quatre molécules par maille, arrangés selon le groupe d’espace P21/c. La structure cristallographique de nos matériaux organiques a été déterminée par les méthodes directes et affinée par la méthode des moindres carrés sous le logiciel MOPro 2014. La cohésion cristalline dans ces deux matériaux thiazolidinones est assurée par un réseau de liaisons hydrogènes de type CH…S et CH…O pour les deux composés. Les résultats des paramètres géométriques (distances interatomiques, angles de valence, angles dièdre) obtenus par la résolution structurale à partir des données de la diffraction des rayons X sur monocristal sont compatibles avec les résultats générés par l’optimisation moléculaire sous la méthode DFT et la fonctionnelle B3LYP en utilisant la base 6-31G (d, p) pour les deux structures moléculaires. Les deux structures moléculaires obtenues par la diffraction des rayons X ont été confirmées par des mesures spectroscopiques : IR, RMN, UV-Visible. Ces techniques d’analyse spectroscopiques sont aussi réalisées théoriquement en utilisant la même procédure du calcul effectuée durant l’optimisation moléculaire. Un bon accord est aussi été trouvé entre les résultats expérimentaux des analyses spectroscopiques avec ceux qui sont calculés par la DFT. Ceci nous a poussés à déterminer les propriétés électroniques et optoélectroniques des systèmes moléculaires étudiés. Par la suite nous avons effectué une étude de la densité électronique pour nos deux structures, et les résultats expérimentaux sont en bon accord avec ceux de la DFT