Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)

Для цитирования:

Бабков Л. М. ИК спектры и структурно-динамические ангармонические модели циклогексанола // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2025. Т. 25, вып. 1. С. 24-36. DOI: 10.18500/1817-3020-2025-25-1-24-36, EDN: GCAGDK

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
31.03.2025
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 13)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Оптика и спектроскопия. Лазерная физика
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
539.194
DOI: 
10.18500/1817-3020-2025-25-1-24-36
EDN: 
GCAGDK

ИК спектры и структурно-динамические ангармонические модели циклогексанола

Авторы: 
Бабков Лев Михайлович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

Методом теории функционала плотности B3LYP/6-31G(d) с учетом механического ангармонизма построены структурно-динамические модели двух конформеров молекулы циклогексанола 1 и 2 с экваториальной ориентацией гидроксильной группы. Вычислены необходимые параметры адиабатических потенциалов конформеров: минимумы энергий, оптимальные геометрии, дипольные моменты, силовые постоянные, рассчитаны частоты и формы нормальных колебаний и их интенсивности в ИК спектрах. Дана оценка полученных результатов на основании сравнения их с рассчитанными ранее в гармоническом приближении. Поведен анализ измеренных в области 400–3800 см–1 ИК спектров образцов циклогексанола в кристаллических фазах II и III с целью выявления обертонов, составных колебаний и резонансов. Уточнена интерпретация измеренных ИК спектров.

Ключевые слова: 
циклогексанол
молекула
конформер
молекулярное моделирование
метод функционала плотности
механический ангармонизм
ИК спектр
нормальное колебание
составная частота
обертон
резонанс
Список источников: 
  1. Волькенштейн М. А., Грибов Л. А., Ельяшевич М. А., Степанов Б. И. Колебания молекул. М. : Наука, 1972. 700 с.
  2. Свердлов Л. М., Ковнер М. А., Крайнов Е. П. Колебательные спектры многоатомных молекул. М. : Наука, 1970. 560 с.
  3. Грибов Л. А. Введение в молекулярную спектроскопию. М. : Наука, 1976. 400 с.
  4. Грибов Л. А., Дементьев В. А. Моделирование колебательных спектров сложных соединений на ЭВМ. М. : Наука, 1989. 160 с.
  5. Pulay P., Fogarasi G., Pongor G., Boggs J. E., Vargha A. Combination of theoretical ab initio and experimental information to obtain reliable harmonic force constants. Scaled quantum mechanical (QM) force fields for glyoxal, acrolein, butadiene, formaldehyde, and ethylene // J. Am. Chem. Soc. 1983. Vol.105, № 24. P. 7037–7047. https://doi.org/10.1021/ja00362a005
  6. Yashida H., Takeda K., Okamura J., Ehara A., Matsuura H. A New Approach to Vibrational Analysis of Large Molecules by Density Functional Theory: Wavenumber-Linear Scaling Method // J. Phys. Chem. A. 2002. Vol. 106, № 14. P. 3580–3586. https://doi.org/10.1021/jp013084m
  7. Березин К. В., Кривохижина Т. В., Нечаев В. В. Применение метода линейного масштабирования частот в расчетах нормальных колебаний многоатомных молекул // Оптика и спектроскопия. 2003. Т. 94, № 3. С. 398–401.
  8. Handy N. C., Willets A. Anharmonic constants for benzene // Spectrochim. Acta. 1997. Vol. 53, № 8. P. 1169–1177. https://doi.org/10.1016/S1386-1425(96)01864-1
  9. Березин К. В., Нечаев В. В., Элькин П. М. Ангармонический анализ колебательных состояний пиримидина методом функционала плотности // Оптика и спектроскопия. 2004. Т. 97, № 2. С. 224–234.
  10. Бабков Л. М., Успенский К. Е., Давыдова Н. А. Структурно-динамическая модель молекулы 2-бифенилметанола в ангармоническом приближении // Журнал прикладной спектроскопии. 2009. Т. 76, № 6. С. 843–852.
  11. Элькин М. Д., Бабков Л. М. Учёт ангармонического смещения полос в модельных расчётах колебательных спектров димеров с водородной связью // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия : Физика. 2011. Т. 11, вып.1. С. 20–25.
  12. Kelley K. K. Cyclohexanol and the third law of thermodynamics // J. Am. Chem. Soc. 1929. Vol. 51, № 5. P. 1400–1406.
  13. Neelakantan R. Raman spectrum of cyclohexanol // Proc. Indian Acad. Sci. A. 1963. Vol. 57. P. 94–102. https://doi.org/10.1007/BF03046321
  14. Green J., Griffith W. T. Phase transformations in solid cyclohexanol // J. Phys. Chem. Solids. 1965. Vol. 26, № 3. P. 631–637. https://doi.org/10.1016/0022-3697(65)90139-3
  15. Adachi K., Suga H., Seki S. Phase changes in crystalline and glassy-crystalline cyclohexanol // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1968. Vol. 41, № 5. P. 1073–1087. https://doi.org/10.1246/bcsj.41.1073
  16. Wunderlich B. The detection of conformational disorder by thermal analysis // Pure and Appl. Chem. 1989. Vol. 61, № 8. P. 1347–1351. https://doi.org/10.1351/pact198961081347
  17. Inscore F., Gift A., Maksymiuk P., Farquharson S. Characterization of chemical warfare G-agent hydrolysis products by surface-enhanced Raman spectroscopy // Proc. SPIE. 2004. Vol. 5585. P. 46–52. https://doi.org/10.1117/12.580461
  18. Bonnet A., Chisholm J., Sam Motherwell W. D., Jones W. Hydrogen bonding preference of equatorial versus axial hydroxyl groups in pyran and cyclohexane rings in organic crystals // Cryst. Eng. Comm. 2005. Vol. 7, № 9. P. 71–75. https://doi.org/10.1039/B417569G
  19. Ibberson R. M., Parsons S., Allan D. R., Bell A. M. T. Polymorphism in cyclohexanol // Acta Cryst. 2008. Vol. B64. P. 573–582. https://doi.org/10.1117/S010876.8108025093
  20. Элькин П. М., Шальнова Т. А., Гордеев И. И. Структурно-динамические модели конформеров циклогексанола // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2010. Т. 11, № 3. С. 41–45.
  21. Бабков Л. М., Давыдова Н. А., Моисейкина Е. А. ИК спектры циклогексанола и структурно-динамическая модель молекулы // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия : Физика. 2012. Т. 12, вып. 1. С. 54–62.
  22. Бабков Л. М., Давыдова Н. А., Моисейкина Е. А. Водородная связь и её влияние на структуру и колебательнае спектры циклогексанола // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия : Физика. 2013. Т. 13, вып. 1. С. 13–26.
  23. Кон В. Электронная структура вещества – волновые функции и функционалы плотности // УФН. 2002. Т. 172, № 3. С. 336–348. https://doi.org/10.3367/UFNr0172.200203e0336
  24. Попл Дж. А. Квантово-химические модели // УФН. 2002. Т. 172, № 3. С. 349–356. https://doi.org/10.3367/UFNr0172.200203f0349
  25. Frisch M. J., Trucks G. W., Schlegel H. B., Scuseria G. E., Robb M. A., Cheeseman J. R., Montgomery J. A., Vreven Jr. T., Kudin K. N., Burant J. C., Millam J. M., Iyengar S. S., Tomasi J., Barone V., Mennucci B., Cossi M., Scalmani G., Rega N., Petersson G. A., Nakatsuji H. [et al.]. Gaussian 03, Revision B.03. Gaussian, Inc., Pittsburgh PA, 2003. 302 p.
  26. Бабков Л. М., Пучковская Г. А., Макаренко С. П., Гаврилко Т. А. ИК спектроскопия молекулярных кристаллов с водородной связью. Киев : Наукова думка, 1989. 160 с. 
Поступила в редакцию: 
07.04.2024
Принята к публикации: 
25.06.2024
Опубликована: 
31.03.2025
  • 53 просмотра