Isotope effects on hydrogen bonding in acetylene ··· trimethylamine complexes isolated in liquid krypton: IR and MP2 study
DOI (Low Temperature Physics):
https://doi.org/10.1063/10.0044484Ключові слова:
acetylene isotopologues, IR spectroscopy, isotope effects, MP2 method, trimethylamine, weak hydrogen bondАнотація
У роботі методом ІR спектроскопії в кріорозчиннику та ангармонічних квантово-хімічних розрахунків на рівні MP2/6-311++G(d,p) детально досліджено комплекси з водневим зв’язком C–H···N, утворені ізотопологами ацетилену (C2H2, C2D2, C2DH) і триметиламіном [N(CH3)3]. Експериментальні ІR спектри, зареєстровані при 125 K у криптоні, виявили значний червоний зсув Δν та різке зростання інтенсивності валентних коливань ν(CH) і ν(CD) при утворенні комплексу. Уперше показано, що спостережувана різниця між червоними зсувами Δ(Δν), яка спричинена ізотопним заміщенням (H → D) в ацетилені, пояснюється різними змінами силових констант ΔK. Крім того, встановлено, що ізотопне заміщення істотно впливає на величину похідної дипольного моменту за нормальною координатою ∂μ/∂Qk, що підтверджує зв’язок змін ІR інтенсивностей зі змінами електричних властивостей комплексу. Отримані результати є важливими для розуміння механізму ізотопних ефектів у системах зі слабкими водневими зв’язками.
Посилання
G. C. Pimentel and A. L. McClellan, The Hydrogen Bond (W. H. Freeman and Company, San Francisco, 1960).
S. Scheiner, Hydrogen Bonding: A Theoretical Perspective (Oxford University Press, New York, 1997).
O. Mishchuk, I. Doroshenko, V. Sablinskas, and V. Balevicius, Struct. Chem. 27, 243 (2016). https://doi.org/10.1007/s11224-015-0692-7
A. Jumabaev, B. Khudaykulov, I. Doroshenko, H. Hushvaktov, and A. Absanov, Vibr. Spectrosc. 122, 103422 (2022). https://doi.org/10.1016/j.vibspec.2022.103422
I. Doroshenko, V. Pogorelov, V. Sablinskas, and V. Balevicius, J. Mol. Liq. 157, 142 (2010). https://doi.org/10.1016/j.molliq.2010.09.003
T. Steiner, Angew. Chem. Int. Ed. 41, 48 (2002). https://doi.org/10.1002/1521-3773(20020104)41:1<48::AID-ANIE48>3.0.CO;2-U
G. Nurmurodova, I. Doroshenko, G. Murodov, and U. Khujamov, Ukr. J. Phys. 70, 381 (2025). https://doi.org/10.15407/ujpe70.6.381
G. Nurmurodova, G. Murodov, G. Sharifov, and U. Khujamov, AIP Conf. Proc. 3377, 050002 (2025). https://doi.org/10.1063/5.0299558
G. R. Desiraju, Accounts Chem. Res. 29, 441 (1996). https://doi.org/10.1021/ar950135n
F. Weinhold and R. A. Klein, Mol. Phys. 110(9–10), 565 (2012). https://doi.org/10.1080/00268976.2012.661478
A. Jumabaev, H. Hushvaktov, B. Khudaykulov, A. Absanov, M. Onuk, I. Doroshenko, and L. Bulavin, Ukr. J. Phys. 68, 375 (2023). https://doi.org/10.15407/ujpe68.6.375
S. J. Grabowski, Chem. Rev. 111, 2597 (2011). https://doi.org/10.1021/cr800346f
P. Banerjee and T. Chakraborty, Int. Rev. Phys. Chem. 37, 83 (2018). https://doi.org/10.1080/0144235X.2018.1419731
M. L. H. Jeng, A. M. DeLaat, and B. S. Ault, J. Phys. Chem. 93, 3997 (1989). https://doi.org/10.1021/j100347a027
A. J. Reynolds and K. R. Leopold, J. Phys. Chem. A 127, 10632 (2023). https://doi.org/10.1021/acs.jpca.3c06768
K. S. Rutkowski, S. M. Melikova, J. Janski, and A. Koll, Chem. Phys. 375, 92 (2010). https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2010.07.028
P. Banerjee and T. Chakraborty, Int. Rev. Phys. Chem. 37, 83 (2018). https://doi.org/10.1080/0144235X.2018.1419731
T. A. Iskanderov, M. Kimel’fel’d, and E. M. Smirnova, Chem. Phys. 112, 379 (1987). https://doi.org/10.1016/0301-0104(87)85106-6
A. B. M. de Aquino, L. A. Leal, V. H. Carvalho-Silva, R. Gargano, L. A. R. Junior, and W. F. da Cunha, Spectrochim. Acta Part A Mol. Biomol. Spectrosc. 205, 179 (2018). https://doi.org/10.1016/j.saa.2018.06.110
S. Sunuwar, H. Diez-y-Riega, and C. E. Manzanares, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 289, 108299 (2022). https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2022.108299
S. Sunuwar, A. Diaz, H. Diez-y-Riega, and C. E. Manzanares, Spectrochim. Acta A 234, 118274 (2020). https://doi.org/10.1016/j.saa.2020.118274
R. F. W. Bader, Atoms in Molecules: A Quantum Theory (Oxford University Press, New York, 1990).
D. G. Fedorov and K. Kitaura, J. Chem. Phys. 121, 2483 (2004). https://doi.org/10.1063/1.1769362
A. T. Pudzianowski, J. Chem. Phys. 102, 8029 (1995). https://doi.org/10.1063/1.469001
V. Barone, J. Chem. Phys. 122, 014108 (2005). https://doi.org/10.1063/1.1824881
P. E. Hansen, Molecules 27, 2405 (2022). https://doi.org/10.3390/molecules27082405
A. D. Buckingham and W. Urland, Chem. Rev. 75, 113 (1975). https://doi.org/10.1021/cr60293a005
W. E. Richter and L. J. Duarte, Vibr. Spectrosc. 131, 103660 (2024). https://doi.org/10.1016/j.vibspec.2024.103660
M. Wolfsberg, Acc. Chem. Res. 5, 225 (1972). https://doi.org/10.1021/ar50055a001
M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel et al, Gaussian 16 Revision C.01 (Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2016).
K. Y. Suponitsky, S. Tafur, and A. E. Masunov, “Applicability of hybrid density functional theory methods to calculation of molecular hyperpolarizability,” J. Chem. Phys. 129, 044109 (2008). https://doi.org/10.1063/1.2936121
S. Grimme, J. Comput. Chem. 24, 1529 (2003). https://doi.org/10.1002/jcc.10320
E. R. Davidson and D. Feller, Chem. Rev. 86, 681 (1986). https://doi.org/10.1021/cr00074a002
M. Katouda and S. Nagase, J. Chem. Phys. 133, 184103 (2010). https://doi.org/10.1063/1.3503153
H. Mitra and T. K. Roy, J. Phys. Chem. A 124, 9203 (2020). https://doi.org/10.1021/acs.jpca.0c06634
R. Dennington, T. Keith, and J. Millam, GaussView, Version 6.1 (Semichem Inc., Shawnee Mission, KS, 2016).
A. V. Zhurko and D. A. Zhurko, Chemcraft, Version 1.8, http://www.chemcraftprog.com (2019).
S. Simon, M. Duran, and J. J. Dannenberg, J. Chem. Phys. 105, 11024 (1996). https://doi.org/10.1063/1.472902
S. J. Grabowski, Chem. Rev. 111, 2597 (2011). https://doi.org/10.1021/cr800346f
E. Kanao, T. Kubo, T. Naito, T. Matsumoto, T. Sano, M. Yan, and K. Otsuka, J. Phys. Chem. C 122, 15026 (2018). https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b04144
E. Arunan, G. R. Desiraju, R. A. Klein, J. Sadlej, S. Scheiner, I. Alkorta, D. Clary, R. Crabtree, J. Dannenberg, P. Hobza, H. Kjaergaard, A. Legon, B. Mennucci, and D. Nesbitt, Pure Appl. Chem. 83, 1637 (2011). https://doi.org/10.1351/PAC-REC-10-01-02
C. M. Huggins and G. C. Pimentel, J. Phys. Chem. 60, 1615 (1956). https://doi.org/10.1021/j150546a004
A. L. Buchachenko, J. Phys. Chem. B 117, 2231 (2013). https://doi.org/10.1021/jp308727w
M. Szafran and Z. Dega-Szafran, J. Mol. Struct. 321(1–2), 57 (1994). https://doi.org/10.1016/0022-2860(93)08206-J
C. D. Keefe and J. E. Bertie, Spectrochim. Acta A 65(3–4), 638 (2006). https://doi.org/10.1016/j.saa.2005.12.024
