Molecular modelling and rotational spectroscopy of multiconformational systems

Abstract

The Project presented here is a spectroscopic, computational and structural study of the molecule enflurane. This molecule has been used as general anesthetic, and illustrates the advantages of using rotational spectroscopy to investigate the structural properties of molecules with multiple conformational possibilities. This study includes both computational and spectroscopic results. An extensive conformational search was conducted using molecular mechanics, and all the species were re-examined using ab initio and density functional theory calculations. The rotational spectrum has been analysed using experimental data in the region 2-18 GHz. Three conformations have been detected in the gas-phase and their rotational, centrifugal distortion and nuclear quadrupole coupling parameters have been determined. The analysis was extended to several isotopic species innatural abundance (35Cl, 37Cl and the three 13C species of the most intense conformer). Finally, the rotational data allowed determining the molecular structure of the most stable conformation. The preferred conformations of enflurane share a common C-C-O-C trans skeleton, with the chlorine atoms either in gauche (G-, G+) or trans (T) orientations.

El proyecto presente es un estudio espectroscópico, computacional y estructural de la molécula de enflurano. Esta molécula se ha empleado como anestésico general, e ilustra las ventajas del uso de la espectroscopía de rotación para la investigación de propiedades estructurales de moléculas con múltiples posibilidades conformacionales. Este estudio incluye resultados tanto computacionales como espectroscópicos. Se ha llevado a cabo una búsqueda conformacional exhaustiva empleando mecánica molecular, y todas las especies se han reexaminado empleando cálculos ab initio y teoría del funcional de la densidad. El espectro de rotación se ha analizado utilizando datos experimentales en la región 2-18 GHz. Se han detectado tres conformaciones en fase gas, y se han determinado las constantes de rotación y los parámetros de distorsión centrífuga y acoplamiento de cuadrupolo nuclear. El análisis se ha extendido a varias especies isotópicas en abundancia natural (35Cl, 37Cl y las tres especies 13C del confórmero más intenso). Finalmente, los datos de rotación han permitido determinar la estructura de la molécula en la conformación más estable. Las conformaciones más estables de enflurano comparten un esqueleto C-C-O-C trans, con el átomo de cloro en orientación gauche (G-, G+) o trans (T).