Modern rotational spectroscopy as a versatile tool in chemistry

Résumé

La espectroscopía de microondas estudia transiciones entre estados rotacionales de moléculas o complejos intermoleculares en fase gas. En esta Tesis Doctoral, ilustramos los diferentes grados de aplicación de la espectroscopía rotacional moderna a diferentes problemáticas en Química. En concreto, se estudian diferentes sistemas moleculares que se han analizado mediante dos espectrómetros de microondas en la Universidad de País Vasco (UPV/EHU). La principal información que se puede obtener de los espectros de rotación es el valor de las contantes rotacionales. Éstas están relacionadas con los momentos de inercia y, en consecuencia, con la estructura tridimensional de la molécula. Por ello, el campo de la espectroscopía de rotación se ha dedicado tradicionalmente a la determinación estructural de sistemas moleculares en fase gas. Sin embargo, en la actualidad, los numerosos avances tecnológicos en el campo, así como el desarrollo de métodos teóricos han abierto una multitud de posibilidades para el campo de la espectroscopia de rotación. En esta Tesis Doctoral, demostramos la validez de esta técnica en diferentes problemáticas como el análisis de espacios conformacionales complejos de biomoléculas flexibles, equilibrios tautoméricos, la delicada relación entre cálculos teóricos y resultados experimentales o la posible aplicación de la espectroscopia de rotación como técnica analítica.Para ello, presentamos el análisis conformacional de ¿- y ß-ionona y ß-damascona, tres biomoléculas flexibles que presentan numerosas conformaciones en fase gas. También exploramos el estudio estructural de la cotinina (nicotinoide), que nos permite demostrar la compatibilidad de los dos espectrómetros de microondas de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU). Por otra parte, analizamos el equilibrio tautomérico de la purina (prototipo de las nucleobases del ADN adenina y guanina) y resolvemos la complicada estructura hiperfina de esta molécula. Las moléculas metil jasmonato y zingerone sirven de ejemplo idóneo de la sutil relación entre cálculos teóricos y espectroscopia rotacional. Además, analizamos el espacio conformacional del metil 2-deoxi-D-ribofuranosa en fase gas y en disolución y demostramos así la complementariedad de los estudios rotacionales con otras técnicas de elucidación estructural en disolución. Por último, estudiamos el mecanismo de degradación de la perovskita híbrida CH3NH3PbI3, cuya implementación en placas solares se está estudiando, y exploramos el potencial de la espectroscopia de microondas como técnica analítica.