Сотрудниками ИОХ РАН обнаружен неклассический эффект уменьшения расщепления полос в ИК-спектре с ростом энергии нековалентных взаимодействий
Фторсодержащие ионные жидкости являются современными альтернативными растворителями, сочетающими в себе уникальные свойства фторированных органических соединений и ионных жидкостей. В том числе, они значительно лучше, чем их нефторированные аналоги, растворяют СО2 ‒ удобный ИК-зонд для исследования нековалентных взаимодействий. Молекула СО2 имеет четыре нормальных колебания: два валентных — симметричное (ИК-неактивное), асимметричное и два деформационных, обычно вырожденных по энергии. Однако, если молекула СО2 вовлечена в нековалентное взаимодействие, вырождение снимается, что приводит к расщеплению полосы деформационных колебаний в ИК-спектрах. Таким образом, деформационное колебание СО2 может давать информацию для оценки способности полярных функциональных групп органических молекул образовывать нековалентные взаимодействия.
Сотрудниками Лаборатории селективного окислительного катализа Института органической химии РАН, Института химии твердого тела и механохимии СО РАН и Института катализа СО РАН исследовано взаимодействие СО2 с серией ионных жидкостей с фторфенилтрифторборатными анионами методом ИК-Фурье спектроскопии НПВО в режиме in situ. Неожиданно было обнаружено уменьшение расщепления полосы деформационных колебаний СО2 с ростом энергии нековалентных взаимодействий СО2 с исследуемыми ионными жидкостями. Причина такого неклассического поведения была установлена с применением независимой градиентной модели распределении молекулярной плотности по Хиршфельду (IGMH) для анализа строения молекулярных комплексов, найденного с помощью расчётов методом теории функционала плотности (DFT). С помощью IGMH анализа были оценены вклады атомов СО2 в установление нековалентных взаимодействий с атомами ионных жидкостей. Показано, что если разные атомы молекулы СО2 вовлекаются во взаимодействие с сопоставимыми вкладами, это приводит к увеличению энергии взаимодействия и одновременно к уменьшению расщепления полосы деформационных колебаний. Результаты опубликованы в Journal of Molecular Liquids (Q1, IF = 6).
Источник:
Anton S. Shalygin, Aleksandr A. Shubin, Sergei A. Prikhod’ko, Nikolai Yu. Adonin Carbon dioxide interaction with a series of ionic liquids consisting of fluorophenyltrifluoroborate anions studied by in situ ATR-FTIR spectroscopy J. Mol. Liquid. 2024, 407, 125169. DOI: 10.1016/j.molliq.2024.125169.