Обнаружен неклассический эффект уменьшения расщепления полос в инфракрасном спектре с ростом энергии нековалентных взаимодействий

Они значительно лучше, чем их нефторированные аналоги, растворяют углекислый газ — 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 им. Н.Д. Зелинского РАН, Института химии твёрдого тела и механохимии СО РАН и Института катализа им. Г.К. Борескова 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: ИОХ РАН.