Estudio computacional conformacional, espectroscópico, ONL, HOMO–LUMO y reactividad de 1,3,5-trifenilpirazol

Conformational, spectroscopic, NLO, HOMO-LUMO and reactivity of 1,3,5-triphenylpirazole computational study

Los parámetros estructurales de 1,3,5-trifenilpirazol se determinaron con DFT/cam-B3LYP con el conjunto de bases 6-311++G(d,p). Los resultados de la estructura molecular optimizada se presentan y comparan con los datos disponibles de rayos X de la molécula o moléculas muy similares. Se proporciona un análisis completo de los espectros observados de las mediciones espectrales de FT-IR, RMN (¹H y ¹³C) y absorción UV-Vis con TD-DFT en la misma función y conjunto de bases. Los descriptores de reactividad global y local han sido determinados. Las propiedades ONL de esta molécula también fueron investigadas. Las distribuciones de cargas del análisis de poblaciones naturales y el mapa de potencial electrostático están correlacionados. Los resultados calculados y los hallazgos experimentales se discuten y se correlacionan.

Introducción

En los últimos años, parte de la investigación química ha mostrado gran interés en el desarrollo de nuevos materiales con aplicaciones electrónicas y ópticas, desde transistores moleculares hasta celdas solares. Los compuestos orgánicos con gran número de insaturaciones conjugadas y sistemas aromáticos han llamado la atención en el diseño de moléculas candidatas para materiales en estos dispositivos. Los métodos de la química computacional han demostrado ser una herramienta poderosa y eficiente para la evaluación de las propiedades moleculares y electrónicas de los posibles candidatos a materiales para optoelectrónica. La comparación de la fuerza donadora y aceptora de densidad electrónica de los sustituyentes, grado de conjugación, propiedades espectroscópicas y de óptica no lineal permiten el establecimiento de relaciones de estructura-propiedad que facilitan la exploración virtual de muchas moléculas. Este enfoque es importante en el campo tecnológico y ambiental, debido al ahorro de tiempo y recursos en la exploración en la diversidad molecular, además de los retos que puede representar la síntesis de esos candidatos.

Los derivados de pirazol se han destacado en este campo, por ejemplo, Gondek reportó el uso de un derivado de pirazol como aceptor en la heteroestructura de una celda solar. Asimismo, Amudha et al. observaron un incremento en la conductividad y eficiencia en la conversión de energía en una celda solar de polimetilmetracrilato y fluoruro de polivinilideno al doparla con pirazol. A pesar de estos hallazgos, hasta donde se tiene conocimiento, no existen trabajos que describan las propiedades moleculares, espectroscópicas (IR, RMN, UV-vis) y electrónicas para este tipo de compuestos. Sobre esta base, en este trabajo se presenta la descripción y caracterización de la estructura molecular y electrónica de 1,3,5-trifenilpirazol. La discusión consiste en una evaluación detallada de los orbitales moleculares de frontera (HOMO, HOMO-1, LUMO y LUMO+1), las propiedades de óptica no lineal (ONL), electronegatividad (χ), dureza (η), suavidad (S), análisis de población natural (NPA), el mapa de potencial electrostático (MEP) y los descriptores de reactividad global y local (funciones de Fukui).