Development of new methodology for accurate determination of molecular geometry

Abstract

Práce využívá kombinaci přístupů jaderné magnetické rezonance (NMR) a výpočet- ních metod ke zkoumání chemických jevů, které ovlivňují strukturu molekul v pevném, kapalném a plynném stavu. V pevné fázi se výzkum zaměřuje na kvadrupólové kaplingy chlóru a jejich využití při strukturní analýze, přičemž se opírá o metody NMR v kom- binaci s teorií funkcionálu hustoty (DFT) pro interpretaci dat. V kapalné fázi je analy- zována tautomerní přeměna isocytosinu, kde NMR nachází uplatnění při analýze složitých chemických výměn. Studie v plynné fázi zkoumá dimerizaci kyseliny octové, objasňuje dříve publikované nesrovnalosti a zhodnocuje výpočetní přístupy z hlediska predikce molekulárních struktur a vlastností molekul. Kombinace NMR a výpočetních technik byla klíčová pro vyřešení stávajících rozporů a pro hlubší pochopení chemických systémů. Výsledky vyzdvihují význam pečlivé interpretace dat a zdůrazňují silné stránky, ale i omezení kombinovaných technik. 1

This thesis employs the combined strengths of Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and computational methodologies to investigate chemical phenomena that influence molec- ular structure across the solid, liquid, and gas states. In the solid phase, the research focuses on chlorine quadrupole couplings, and their use in structure analysis, highlight- ing the advantages of NMR in conjunction with Density Functional Theory for data interpretation. In the liquid state, the tautomeric conversion of isocytosine is examined, underlining the role of NMR in analyzing intricate chemical exchanges. The gas phase study explores the dimerization of acetic acid using NMR, addressing previous inconsis- tencies and evaluating calculations of molecular structure and properties. The combined use of NMR and computational techniques has been instrumental in resolving existing discrepancies and providing a deeper understanding of these chemical systems. The find- ings underscore the importance of careful data interpretation and emphasise the strengths and constraints of the combined methodologies. 1