High-pressure changes of intermolecular interactions in thiocarbamides

Wydział ChemiiCelem rozprawy było wyznaczenie struktur tiomocznika, 1H-benzymidazolo-2-tionu i imidazolidyno-2-tionu oraz określenie wpływu wysokiego ciśnienia na stabilność faz, ściśliwość oraz na zmiany strukturalne wymienionych związków. Badania wysokociśnieniowe przeprowadzone były przy użyciu zmodyfikowanej komory diamentowej Merrilla-Bassetta (DAC). Mimo wielu zastosowań DAC, w rozprawie skupiłam się na przeprowadzeniu eksperymentów opartych na dyfrakcji rentgenowskiej. Wykonane przeze mnie badania dostarczyły informacji o kryształach molekularnych w warunkach ekstremalnych, strukturach rezonansowych badanych substancji oraz właściwościach i przekształceniach wiązań wodorowych typu NH···S, odpowiedzialnych za agregację cząsteczek i wpływających na przekształcenia strukturalne badanych związków chemicznych. Równocześnie zaobserwowałam systematyczne zmiany wymiarów molekularnych pod wpływem wysokiego ciśnienia. Wskazują one, że struktura elektronowa cząsteczki może mieć istotne znaczenie już w ciśnieniu rzędu kilku GPa. W ramach rozprawy doktorskiej wyjaśniłam: istotę przemiany fazowej tiomocznika z fazy V do VI, związaną z reorganizacją wiązań wodorowych oraz stabilność faz atmosferycznych beznzymidazolo-2-tionu i imidazolidyno-2-tionu w warunkach wysokiego ciśnienia.The aim of this study was to determine the structures of thiourea, 2-benzimidazolo-2-thione and imidazolidine-2-thione and to explain the impact of high pressure on phase stability, compressibility and structural changes of the studied compounds. The experiments were performed on the samples in-situ crystallized in a modified high-pressure diamond anvil-cell (DAC). The high-pressure research provided new information about the structure of molecular crystals under extreme conditions. This study allowed us to understand the resonance structures of the studied compounds, as well as properties and transformations of hydrogen bonds NH···S, which are responsible for the aggregation of molecules and the structural transformations. The structural transformations are clearly coupled with the dimensions of hydrogen bonds NH···S. I have also observed systematical changes in the molecular dimensions under high pressure. As part of my doctoral thesis, I explained the nature of the phase transformation from phase V to VI in thiourea, related to the reorganization of hydrogen bonds. Another issue was to investigate the stability of atmospheric structures in 1H-benzimidazole-2-thione and imidazolidine-2-thione under high pressure conditions