Posibles rutas de síntesis de CH2CCHC4H y CH3C6H en el medio interestelar: estudio teórico

Abstract

Recientemente se han identificado dos hidrocarburos en el medio interestelar: CH2CCHC4H (hepta-1,2-dieno-4,6-diino o diacetileno de alenilo) y CH3C6H (hepta-1,3,5-triino o metil triacetileno). Ambas especies fueron identificadas por espectroscopía de rotación en el núcleo frío pre-estelar TMC-1 (Taurus Molecular Cloud 1). Las rutas de síntesis que darían lugar a la formación de estas dos especies en el medio interestelar son desconocidas, pero los autores del estudio proponen dos posibles procesos como candidatos más probables. En este Trabajo de Fin de Grado nos hemos propuesto analizar estas dos rutas de síntesis mediante métodos mecanocuánticos en el contexto de la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT). Los resultados que hemos obtenido sugieren, efectivamente, que ambas rutas son viables termodinámicamente en el medio interestelar. Sin embargo, hemos observado que el producto más favorecido en TMC-1 según el estudio experimental, CH2CCHC4H, no es el producto más estable: nuestros cálculos predicen que la producción de CH3C6H es energéticamente más favorable por unas 4-6 kcal/mol. Para intentar justificar los resultados experimentales que indican una mayor abundancia de CH2CCHC4H sugerimos en este trabajo un esquema cinético que, en nuestra opinión, permite justificar la menor población de CH3C6H encontrada en TMC-1 a pesar de su mayor estabilidad termodinámica.

In a recent study, two hydrocarbons CH2CCHC4H (hepta-1,2-diene-4,6-diyne or allenyl diacetylene) and CH3C6H (hepta-1,3,5-triyne or methyl triacetylene) have been identified in the interstellar medium. Both species were identified by rotational spectroscopy in the cold prestellar core TMC-1 (Taurus Molecular Cloud 1). The synthetic routes that could lead to the formation of these two species are still unknown, but a couple of possible processes are suggested in the experimental paper where the detection of these species is reported. In this bachelor’s Thesis, we aim to analyze these possible synthetic routes using quantum mechanical methods in the context of Density Functional Theory (DFT). The results we have obtained indeed suggest that both routes are thermodynamically viable in the interstellar medium. However, we have observed that the most favored product in TMC-1 according to the experimental study, CH2CCHC4H, is less stable than its counterpart, CH3C6H. Our calculations predict that the production of CH3C6H is energetically favored by about 4-6 kcal/mol. In order to justify the experimental results, which clearly point to a larger population of CH2CCHC4H, we suggest a kinetic study that we think can explain the lower population of CH3C6H despite its larger thermodynamic stability.