Investigation of a novel class of [5]helicene-like nanographenes by vibrational spectroscopy

In this thesis I characterized with two vibrational spectroscopy techniques (FT-IR and FT-Raman) a series of eight new naphtho[1,2-a] pyrenes with different substituents attached in four possible anchoring sites. These helicene-like molecules, belonging to the largest class of molecular nanographenes, were synthesized at the University of Nevada (Reno, USA) by prof. W. Chalifoux. These are potentially highly interesting compounds due to their chiroptic properties. In fact, they have a highly conjugated and distorted helical structure that makes them chiral and fluorescent. The experimental spectroscopic data were carefully compared with the results of DFT calculations. I carried out an accurate assignment of the normal modes in the "fingerprint region" of the vibrational spectra and an investigation of the main signals and characteristic patterns in the CH stretching region. Finally, using the vibrational data that I obtained, I was able to validate the functionality of a code available at our laboratory (mode-match) capable of recognizing similar normal modes in pairs of molecules with a common sub-structure. I have studied the actual applicability of the code and I have detected some aspects that can be improved.

In questa tesi ho caratterizzato con due tecniche di spettroscopia vibrazionale (FT-IR e FT-Raman) una serie di otto nuovi nafto[1,2-a]pireni con diversi sostituenti attaccati in quattro possibili siti di ancoraggio. Queste molecole simil-eliceniche, appartenenti alla più vasta classe dei nanografeni molecolari sono state sintetizzate all’università del Nevada (Reno, USA) dal prof. W. Chalifoux. Si tratta di composti potenzialmente di grande interesse per le loro proprietà chirottiche. Hanno infatti una struttura altamente coniugata e distorta ad elica che le rende chirali e fluorescenti. I dati spettroscopici sperimentali sono stati accuratamente confrontati con i risultati di calcoli DFT. Ho svolto un’accurata assegnazione dei modi normali nella “fingerprint region” degli spettri vibrazionali e un’indagine dei principali segnali e pattern caratteristici nella regione dei CH stretching. Infine, impiegando i dati vibrazionali che ho ottenuto, ho potuto validare la funzionalità di un codice disponibile presso il nostro laboratorio (mode-match) in grado di riconoscere modi normali simili in coppie di molecole con una sottostruttura comune. Ho studiato l’effettiva applicabilità del codice e ne ho rilevato alcuni aspetti che possono essere migliorati.