УДК: 
539.182/.184, 519.677

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ ПАРНОЙ АССОЦИАЦИИ В ИК-СПЕКТРАХ ПИРИДИНА МЕТОДОМ ФУНКЦИОНАЛА ПЛОТНОСТИ

Аннотация

Методом функционала плотности B3LYP/6-311+G(d, p) выполнен расчет структуры, частот нормальных колебаний и интенсивно-стей полос в ИК-спектрах пяти димеров пиридина с водородной связью. Выполнено моделирование ряда сложных колебательных контуров в ИК-спектре пиридина с учетом межмолекулярного взаимодействия. Показано, что большой вклад в формирование полос сателлитов, усложняющих структуру колебательных полос мономерного пиридина в матрично-изолированном низкотем-пературном ИК-спектре, вносят водородосвязанные парные са-моассоциаты. Предложена детальная интерпретация низкотем-пературного матрично-изолированного ИК-спектра поглощения пиридина H5 и D5. Вычислены термодинамические характеристи-ки образования комплексов с учетом базисной суперпозицион-ной ошибки.


The calculation of structure, frequencies of normal fluctuations and the strips intensity in IR-spectrums of five dimer of pyridine with hydrogen communication  has been performed by the matrix solation technique B3LYP/6-311+G (d, p). The number’s modeling of the difficult oscillatory contours in the pyridine’s IR-spectrum was executed taking into account the intermolecular interaction. It is shown that the hydrogen communications of the pair self-associatesthe brought the big contribution to formation of strips of the satellites complicating structure of oscillatory strips of monomeric pyridine  in the matrix-isolated low-temperature IR-spectrum. The detailed interpretation of the low-temperature matrix isolated IR-spectrum of H5  D5 pyridine absorption is offered. Thermodynamic characteris-tics of complexes formation taking into account a basic peak-a-boo mistake are calculated.

Литература

1. Klaboe P., Nielsen C. J. Recent advances in infrared matrix isolation spectroscopy // Analyst (Cambridge, United Kingdom). 1992. Vol. 117, № 3. P. 335–341.

2. Пиментел Дж. Колебательная спектроскопия / под ред. A. Барнса и У. Орвилл-Томаса. М. : Мир, 1981. 480 с.

3. Барри Ф. М., Тохадзе К. Г. Водородная связь / под ред. Н. Д. Соколова. М. : Наука, 1981. 286 с.

4. Bürger H., Schneider W., Sommer S., Thiel W., Will-ner H. Generation of gold ions in the solid state or in f uorosulfuric acid solution and their identif cation by ESR // J. Chem. Phys. 1991. Vol. 95, № 8. P. 5660-9.

5. Shepherd R. A., Graham W. R. M. Formation and Identif cation of Interstellar Molecule Linear C5H from Photolysis of Methane Dispersed in Solid Neon // J. Chem. Phys. 1987. Vol. 86. P. 2600–2605.

6. Goodman M. A., Sweany R. L., Flurry R. L. Jr. Iinfrared spectra of matrix-isolated, crystalline solid, and gas phase C3-C6 n-alkanes // J. Phys. Chem. 1983. Vol. 87, № 10. P. 1753–1757.

7. Engdahl A., Nelander B. Infrared spectrum of cis-glyoxal // Chem. Phys. Lett. 1988. Vol. 148, № 2–3. P. 264–275.

8. Шапетько Н. Н., Базов В. П. Проявление туннельных эффектов в инфракрасных спектрах ацетилацетона в матричной изоляции при 14 К // Журн. физ. химии. 1989. Т. 63, № 10. С. 2832–2835.

9. Destexhe A., Smets J., Adamowicz L., Maes G. Matrix-Isolation FT-IR Studies and AbInitio Calculations of Hydrogen-Bonded. Complexes of Molecules Modeling Cytosine // J. Phys. Chem. 1994. Vol. 98, № 5. P. 1506–1514.

10. Szczesniak M., Nowak M. J., Szczepaniak K., Chin S., Scott I., Person W. B. Matrix isolation studies of nucleic acid constituents-III. 1-Methyluracil, 3-methyluracil and 1,3-dimethyluracil monomers // Spectrochim. Acta. A. 1985. Vol. 41, № 1–2. P. 233–236.

11. Степаньян С. Г., Шеина Г. Г., Радченко Е. Д., Благой Ю. П. Инфракрасные спектры и таутомерия изоцитозина в аргоновой матрице // Журн. физ. хи-мии. 1989. Т. 63, № 11. С. 3008–3014.

12.  Nowak M. J., Lapinski L., Kwiatkowski J. S., Leszczyń-ski J. Molecular Structure and Infrared Spectra of Ad-enine. Experimental Matrix Isolation and Density Func-tional Theory Study of Adenine (15)N Isotopomers // J . Phys. Chem. 1996. Vol. 100, № 9. P. 3527–3534.13.  Stepanian S. G., Reva I. D., Radchenko E. D., Ada-mowicz L. Conformational Behavior of Alanine. Mat-rix-Isolation Infrared and Theoretical DFT and ab Initio Study // J. Phys. Chem. A. 1998. Vol. 102, № 24. P. 4623–4629.14. Ivanov A. Yu., Sheina G., Blagoi Yu. P. FTIR spec-troscopic study of the UV-induced rotamerization of glycine in the low temperature matrices (Kr, Ar, Ne) // Spectrochim. Acta. A. 1999. Vol. 55, № 1. P. 219–228.15. Kincaid J. R., Urban M. W., Watanabe T., Nakamoto K. Infrared Spectra of Matrix-Isolated Metal Complexes of Octaethylporphine // J. Phys. Chem. 1983. Vol. 87, № 16. P. 3096–3101.16. Radziszewski J. G., Nepraš M., Balaji V., Waluk J., Vogel E., Michl J. Polarized Infrared Spectra of Photoori-ented Matrix-Isolated Free-Base Porphyn Isotopomers // J. Phys. Chem. 1995. Vol. 99. P. 14254–14260.17. Молекулярные взаимодействия / под ред. Г. Ратай-чика, У. Орвилла-Томаса : в 2 т. М. : Мир, 1984. Т. 2. 600 с.18. Fujimoto N., Toyama A., Takeuchi H. Effect of hydrogen bonding on the UV resonance Raman bands of the ad-enine ring and its C8-deuterated analog // J. Mol. Struct. 1998. Vol. 447, № 1–2. P. 61–69.19. Efremov R. G., Feofanov A. N., Dzhandzhugazyan K. N., Modyanov N. N., Nabiev I. R. Study of ATP binding in the active site of Na+, K+ ATpase as probed by ultraviolet resonance Raman Spectroscopy // FEBS Lett. 1990. Vol. 260, № 2. P. 257–260.

20. Taddei G., Castellucci E., Verderame F. D. Pair Associa-tion in Matrix Isolated Pyridine // J. Chem. Phys. 1970. Vol. 53, № 6. P. 2407–2411.

21. Moller C., Plesset M. S. Note on an approximation treat-ment for many – electron system // Phys. Rev. 1934. Vol. 46, № 7. P. 618–622.

22. Кон В. Электронная структура вещества – волновые функции и функционалы плотности // УФН. 2002. Т. 172, № 3. C. 336–348.

23. Krishnan R., Schlegel H. B., Pople J. A. Self-consis-tent orbital methods. XX. A basis set for correlated wave functions // J.Chem. Phys. 1980. Vol. 72, № 1. P. 650–654.

24. Pople J. A., Head-Gordon M., Raghavachari K. Quadratic conf guration interaction. A general technique for deter-mining electron correlation energies // J. Chem. Ph ys. 1987. Vol. 87, № 10.  P. 5968–5975.

25. Becke A. D. Density-functional thermochemistry. III. The role of exact exchange // J. Chem. Phys. 1993. Vol. 98, № 7. P. 5648–5652.

26. Lee C., Yang W., Parr R. G. Development of the Colle-Solvetti correlation-energy formula into a functional of the electron density // Phys. Rev. 1988. Vol. 37B, № 2. P. 785–789.

27.  Frisch M. J., Trucks G. W., Schlegel H . B. et al. Gaussian 98 / Gaussian Inc. Pittsburgh, PA, 1998.

28. Yoshida H., Ehara A., Matsuura H. Density functional vibrational analysis using wavenumber-linear scale factors // Chem. Phys. Lett. 2000. V ol. 325, № 4. P. 477–483.

29. Portmann S., Fluekiger P.F. URL: http://www.cscs.ch/molekel/

30. Березин К. В., Березин В. И., Кирносов Н. А., Бере-зин М. К. Учет межмолекулярного взаимодействия в рамках современных квантовомеханических ме-тодов расчета структуры и колебательных спектров многоатомных молекул // Проблемы оптической физики и биофотоники : материалы 12-й Между-нар. Молодежной науч . школы по оптике, лазерной физике и биофотонике. Саратов : Новый ветер, 2009. С. 181–188

Полный текст в формате PDF (на русском языке):