Утворення водневих зв’язків та коливальні процеси в диметилсульфоксиді та його водних розчинах: раманівська спектроскопія та ab initio розрахунки

Автор(и)

  • A. Jumabaev Sharof Rashidov Samarkand State University
  • H. Hushvaktov Sharof Rashidov Samarkand State University
  • B. Khudaykulov Sharof Rashidov Samarkand State University
  • A. Absanov Sharof Rashidov Samarkand State University
  • M. Onuk Taras Shevchenko National University of Kyiv
  • I. Doroshenko Taras Shevchenko National University of Kyiv
  • L. Bulavin Taras Shevchenko National University of Kyiv

DOI:

https://doi.org/10.15407/ujpe68.6.375

Ключові слова:

диметилсульфоксид, раманiвська спектроскопiя, розрахунки ab initio, водневий зв’язок

Анотація

Методами раманiвської спектроскопiї та ab initio розрахункiв дослiджено мiжмолекулярну взаємодiю в диметилсуль-фоксидi (ДМСО), який є сильним розчинником, та її прояв у коливальних спектрах. Розраховано оптимальну структуру та коливальнi спектри мономера, димера та тримера ДМСО, а також комплексiв ДМСО з молекулами води та проведено аналiз розподiлу потенцiальної енергiї (PED). У раманiвських спектрах ДМСО та його водних розчинiв було виявлено червоний зсув смуги валентних S=O коливань внаслiдок утворення звичайного водневого зв’язку та синiй зсув смуги валентних C–H коливань внаслiдок утворення некласичного водневого зв’язку. Побудовано поверхнi MEP (змiни в розподiлi заряду) мономера i димера ДМСО, а також кластера ДМСО-вода.

Посилання

L. Ma, H. Li, C. Wang, Y. Xu, Sh. Han. Prediction of vapor-liquid equilibria data from C-H band shifts of Raman spectra and activity coefficients at infinite dilution in some aqueous systems. Ind. Eng. Chem. Res. 44, 6883 (2005).

https://doi.org/10.1021/ie050078u

V. Pogorelov, L. Bulavin, I. Doroshenko, O. Fesjun, O. Veretennikov. The structure of liquid alcohols and the temperature dependence of vibrational bandwidth. J. Mol. Struct. 708, 61 (2004).

https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2004.03.003

L. Bulavin, I. Doroshenko, O. Lizengevyich, V. Pogorelov, L. Savransky, O. Veretennikov. Raman study of molecular associations in methanol. Proc. SPIE 5507, 138 (2004).

V. Pogorelov, A. Yevglevsky, I. Doroshenko, L. Berezovchuk, Yu. Zhovtobryuch. Nanoscale molecular clusters and vibrational relaxation in simple alcohols. Superlattices Microstruct. 44, 571 (2008).

https://doi.org/10.1016/j.spmi.2008.01.014

A. Jumabaev, B. Khudaykulov, I. Doroshenko, H. Hushvaktov, A. Absanov. Raman and ab initio study of intermolecular interactions in aniline. Vib. Spectrosc. 122, 103422 (2022).

https://doi.org/10.1016/j.vibspec.2022.103422

H. Hushvaktov, B. Khudaykulov, A. Jumabaev, I. Doroshenko, A. Absanov, G. Murodov. Study of formamide molecular clusters by Raman spectroscopy and quantum-chemical calculations. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 749, 124 (2022).

https://doi.org/10.1080/15421406.2022.2068478

E.N. Kozlovskaya, G.A. Pitsevich, A.E. Malevich, O.P. Doroshenko, V.E. Pogorelov, I.Yu. Doroshenko, V. Balevicius, V. Sablinskas, A.A. Kamnev. Raman spectroscopic and theoretical study of liquid and solid water within the spectral region 1600-2300 cm−1. Spectrochim. Acta A 196, 406 (2018).

https://doi.org/10.1016/j.saa.2018.01.071

B.A. Marekha, K. Sonoda, T. Uchida, T. Tokuda, A. Idrissi, T. Takamuku. ATR-IR spectroscopic observation on intermolecular interactions in mixtures of imidazolium-based ionic liquids C mimTFSA ( = 2-12) with DMSO. J. Mol. Liq. 232, 431 (2017).

https://doi.org/10.1016/j.molliq.2017.02.068

R. Thomas, C.B. Shoemaker, K. Eriks. The molecular and crystal structure of dimethyl sulfoxide. Acta Cryst. 21, 12 (1966).

https://doi.org/10.1107/S0365110X66002263

H. Torii, M. Tasumi. Raman noncoincidence effect and intermolecular interactions in liquid dimethyl sulfoxide: Simulations based on the transition dipole coupling mechanism and liquid structures derived by Monte Carlo method. Bull. Chem. Soc. Jpn. 68, 128 (1995).

https://doi.org/10.1246/bcsj.68.128

E.V. Ivanov, E.Yu. Lebedeva, V.K. Abrosimov, N.G. Ivanova. Densimetric studies of binary solutions involving H2O or D2O as a solute in dimethylsulfoxide at temperatures from (293.15 to 328.15) K and atmospheric pressure. J. Solution Chem. 41, 1311 (2012).

https://doi.org/10.1007/s10953-012-9877-5

P.P. Wiewior, H. Shirota, E. Castner. Aqueous dimethyl sulfoxide solutions: Inter- and intra-molecular dynamics. J. Chem. Phys. 116, 4643 (2002).

https://doi.org/10.1063/1.1449864

Q. Zhang, X. Zhang, D.X. Zhao. Polarizable force field for water-dimethyl sulfoxide systems: II properties of mixtures by molecular dynamics simulations. J. Mol. Liq. 145, 67 (2009).

https://doi.org/10.1016/j.molliq.2009.01.003

E. Mrazkova, P. Hobza. Hydration of sulfo and methyl groups in dimethyl sulfoxide is accompanied by the formation of red-shifted hydrogen bonds and improper blueshifted hydrogen bonds: an ab initio quantum chemical study. J. Phys. Chem. A 107, 1032 (2003).

https://doi.org/10.1021/jp026895e

B. Yang, X. Cao, Ch. Wang, Sh. Wang, Ch. Sun. Investigation of hydrogen bonding in Water/DMSO binary mixtures by Raman spectroscopy. Spectrochim. Acta A 228, 117704 (2020).

https://doi.org/10.1016/j.saa.2019.117704

Sh. Singh, S.K. Srivastava, D.K. Singh. Raman scattering and DFT calculations used for analyzing the structural features of DMSO in water and methanol. RSC Adv. 3, 4381 (2013).

https://doi.org/10.1039/c3ra22730h

A. Jumabaev, F.H. Tukhvatullin, U.N. Tashkenbaev, Z. Mamatov. Raman spectra of S=O vibrations of dimethylsulphoxide in liquid state. Proc. SPIE 4812, 4812 (2002).

https://doi.org/10.1117/12.451389

M.J. Frisch, G.W. Trucks, H.B. Schlegel, G.E. Scuseria, M.A. Robb et al. Gaussian 09, Revision A.02.

S.J. Grabowski. Hydrogen Bonding - New Insights (Springer, 2006).

https://doi.org/10.1007/978-1-4020-4853-1

Downloads

Опубліковано

2023-08-23

Як цитувати

Jumabaev, A., Hushvaktov, H., Khudaykulov, B., Absanov, A., Onuk, M., Doroshenko, I., & Bulavin, L. (2023). Утворення водневих зв’язків та коливальні процеси в диметилсульфоксиді та його водних розчинах: раманівська спектроскопія та ab initio розрахунки. Український фізичний журнал, 68(6), 375. https://doi.org/10.15407/ujpe68.6.375

Номер

Розділ

Фізика рідин та рідинних систем, біофізика і медична фізика

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають

1 2 3 > >>