Estudo fotofísico de bis-arilsulfenil- e bis-arilselenil-benzo-2,1,3-tiadiazois.

Abstract

Moléculas da classe Bis-arilsulfenil- benzo-2,1,3-tiadiazol são de grande interesse, devido a suas propriedades fotofísicas, elas são utilizadas desde a indústria farmacêutica até aplicações em tecnologias envolvendo luz. Este trabalho tem por finalidade estudar e caracterizar as propriedades fotofísicas de moléculas das classes Bis-arilsulfenil- benzo-2,1,3-tiadiazol (estruturas 3a a 3f) e bis-arilselenil-benzo-2,1,3-tiadiazol (estruturas 5a a 5d) através de cálculos teóricos, buscando também uma possível transferência de carga no sistema. Para a realização dos cálculos, foram utilizados os funcionais PBE1PBE e CAM-B3LYP com os conjuntos de base cc-pVDZ e jun-cc-pVTZ. Inicialmente, a geometria de todas as estruturas foi otimizada utilizando os dois funcionais e o conjunto de base cc-pVDZ, em seguida, através de métodos de TD-DFT e o conjunto de base jun-cc-pVTZ , foram obtidos os comprimentos de onda de absorção e de emissão (λabs e λem, respectivamente), a força do oscilador (ʄe) e o momento de dipolo (μ) referentes as transições do estado fundamental para o primeiro estado excitado (S0  S1) Os comprimentos e ângulos de ligação apresentaram um resultado próximo com os dois funcionais, mas os ângulos diedros e os dados obtidos referentes a transição S0 S1 se mostraram diferentes. Quando comparados a dados experimentais, os resultados obtidos com o método CAM-B3LYP tiveram melhor proximidade, indicando que essa metodologia descreve melhor esse tipo de sistema; validando este método e o utilizando para discutir os demais dados obtidos. Após finalizar os cálculos, a forma dos orbitais HOMO e LUMO foi obtida, a fim de estudar possíveis transferências de carga no sistema. Esses orbitais indicam uma transição do tipo π-π* que, em conjunto com outros dados, permite propor uma possível transferência de carga. Para ampliar o estudo desses sistemas, ainda foi mapeada a superfície de potencial eletrostático de cada molécula, analisando como a carga se distribui nas estruturas ao longo da transição.

Bis-arylsulfenyl-benzo-2,1,3-thiadiazole class of molecules are of great interest because of their photophysical properties. They are used from the pharmaceutical industry to applications in light-technologies. The aim of this work is to study and characterize the photophysical properties of Bis-arylsulfenyl-benzo-2,1,3-thiadiazole (structures 3a to 3f) and Bis-arylselenyl-benzo-2,1,3-thiadiazole (structures 5a to 5d) classes of molecules using theoretical calculations and also search for a possible charge transfer in them. To perform the calculations, the functionals PBE1PBE and CAM-B3LYP were used with the basis set cc-pVDZ and jun-cc-pVTZ. Initially, the geometry of all structures were optimized using the two functionals and the basis set cc-pVDZ. After that the TD-DFT methods and the basis set jun-cc-pVTZ, was used to obtain λabs, λem, ʄe and μ of the transitions S0  S1. The bond lengths and bond angles presented a close result with the two functionals, but the dihedral angles and the data obtained for the transition S0 S1 were different. When compared to experimental data, the results obtained with the CAM-B3LYP method had better proximity, indicating that this methodology better describes this type of system and validate the method used. The results with CAM-B3LYP were used to explain rest of the data obtained. After completing the calculations the form of the HOMO and LUMO orbitals was obtained in order to study a possible charge transfer in the system, the results showed that these orbitals have a π-π * transition. The orbital’s transition together with other data indicates a possible charge transfer. To extend the study of these systems the electrostatic potential surface of each molecule was also mapped to analyze how the charge distributes in the structures along the transition.