Исследование конформационной динамики малых молекул в стеклообразующих низкомолекулярных растворах методами колебательной спектроскопии
Диссертация
Установлено, что в парафиновом масле и диоктилфталате ниже температуры стеклования сохраняется конформационная подвижность звеньев и концевых групп, ван-дер-ваальсовые объемы которых сравнимы с объемами подвижных фрагментов молекул-зондов 1,2- дихлорэтана (ДХЭ), хлори бромциклогексана (ХЦГ и БЦГ, соответственно). В дибутилфта-лате и изоиропилбензоле ниже температуры стеклования релаксационных… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. Экспериментальная техника и методы расчетов структуры и колебательных спектров
- 1. 1. Методика регистрации спектров комбинационного рассеяния света образцов в различных агрегатных состояниях
- 1. 2. Методика регистрации ик спектров образцов в различных агрегатных состояниях и растворов
- 1. 3. Квантово-химические методы расчета
- ГЛАВА 2. ИК спектроскопическое исследование локальной подвижности в стеклующихся низкомолекулярных соединениях
- 2. 1. Стеклообразное состояние. Основные понятия
- 2. 2. Конформационная динамика малых молекул внедренных в стеклообразующие жидкости. Метод конформационных зондов
- 2. 3. Методика определения энергии активации образования полости, необходимой для конформационного перехода молекул зонда [25]
- 2. 4. Объекты исследования
- 2. 5. Выбор конформационных зондов
- 2. 6. Результаты и
- выводы
- ГЛАВА 3. Исследование слабых молекулярных комплексов 1,2-дихлорэтана в стеклующихся низкомолекулярных матрицах. [58]
- 3. 1. Исследование растворов ДХЭ в парафиновом масле при различных концентрациях
- 3. 2. Анализ спектров методом факторного анализа
- 3. 3. Исследование ик-фуръе спектров растворов ДХЭ в парафиновом масле при вариации температуры
- 3. 4. Квантово-химические расчеты структур и энергий комплексов
- 3. 5. Исследование растворов ДХЭ в ДОФ, ДБФ и изопропилбензоле при высоких концентрациях
- ГЛАВА 4. Колебательные спектры и строение ряда циклических органических соединений
- 4. 1. Колебательные спектры и строение изопропилбензола и его полного дейтероаналога [78]
- 4. 2. Колебательные спектры и строение гетероциклических соединений, содержащих сулъфоксидную группу [85]
- 4. 3. Колебательные спектры и строение 1,3-дитиа-1-оксоциклогепт-5-ена
- 4. 4. Колебательные спектры и строение 1,3-дитиан-1 -оксида
- Литература
Список литературы
- Шека, Е. Ф. Спектроскопия аморфных веществ с молекулярной структурой / Е. Ф. Шека // УФН, 1990. — Т. 160, № 2. — С. 263−298.
- Еремчев, И. Ю. Структурные релаксации и низкоэнергетические элементарные возбуждения в органических стеклах: исследование по спектрах одиночных примесных молекул: Дисс. канд. физ.-мат. наук: / Еремчев Иван Юрьевич. Троицк, 2009. — С. 105.
- Буров, Ю. М. Кинетика мономолекулярных реакций в плотных средах. / Ю. М. Буров // ЖФХ, 2004. Т. 78, № 4. — С. 682.
- Гусева, С. Ю. Исследование стеклующихся жидкостей по ИК спектрам растворенных в них веществ / С. Ю. Гусева, Э. Згадзай, А. Б. Ремизов, А. А. Столов, А. И. Фишман // ЖФХ, 1986 Т.60, № 12. С. 3097−3100.
- Fishman, A. I. Conformational Equilibria and the Glass Transition / A. I. Fishman, S. Yu. Guseva, A. B. Remizov, A. A. Stolov, О. E. Zgadzai // Spectrochim. Acta 1986. — V.42A, № 11. — P. 1247−1253.
- Stolov, A. A. Small conformationally mobile molecules as probes for molecular mobility in glassy polymers / A. A. Stolov, D. I. Kamalova, A. B. Remizov, О. E. Zgadzai // Polymer 1984. — V. 35, № 12 — P.2591−2594.
- Камалова, Д. И. Конформационные зонды в изучении локальной подвижности полимеров / Д. И. Камалова, А. Б. Ремизов, M. X. Салахов // М.: Физматкнига, 2008. С. 160.
- Климовицкий, А. Е. Методы колебательной спектроскопии в изучении конформациооной изомерии ряда циклических соединений: Дисс. канд. физ.-мат. наук: / Климовицкий Александр Евгеньевич Казань, 2003. С. 160.
- Бобров, A.B. Спектроскопия комбинационного рассеяния света / А. В. Бобров, 3. М. Мулдахметов // Алма-Ата: Наука КазССР, 1981. С. 153.
- Маслий, А. И. Компьютерная технология квантово-химических расчетов с помощью програмного пакета «Gaussian»: методическое пособие. Казанский государственный технологический университет. / А. Н. Маслий,
- Е. М. Зуева, С. Б. Борисевич, А. М. Кузнецов, М. С. Шапник // Казань, 2003. -С. 88.
- Beeke, A. D. A new mixing of Hartree-Fock and local density-functional theories // J. Phys. Chem. 1993. — V.98, № 2. — P. 1372.
- Sipachev, V. A. Calculation of shrinkage corrections in harmonic approximation // J. Mol. Struct. (Theochem) 1985 — V.121 — P.143−151.
- Baker, J. Direct scaling of primitive valence force constants: An alternative approch to scaled quantum mechanical force fields / J. Baker, A. Jarzecki, P. Pulay //J.Phys.Chem.A. 1998. — V.102, № 8. — P.1412−1424.
- Бартенев Г. M. Физика и механика полимеров / Г. М. Бартенев, Ю. В. Зеленев // М.: Высшая школа, 1983. С. 391.
- Сандитов, Д. С. Физические свойства неупорядоченных структур / Д. С. Сандитов, Г. М. Бартенев // Новосибирск: Наука, 1982. С. 259.
- Шишкин, Н. И. Застеклование жидкостей под давлением / Н. И. Шишкин // ЖТФ, 1955. Т.25, № 2. — С. 188−195.
- Бартенев, Г. М. О зависимости между температурой стеклования силикатного стекла и скорости охлаждения или нагревания / Г. М. Бартенев // ДАН СССР, 1951. Т.76, № 2. — С.227−230.
- Китайгородский, А. И. Молекулярные кристаллы / А. И. Китайгородский // М.: Наука, 1971. С. 424.
- Ямпольский, Ю.П. Методы изучения свободного объёма в полимерах / Ю. П. Ямпольский // Успехи химии, 2007. Т 76, № 1. — С. 66−87.
- Ремизов, А. Б. Изучение заторможенного вращения СН3 групп в полимерах методами ИК спектроскопии / А. Б. Ремизов, А. А. Столов, А. И. Фишман// ЖФХ, 1989. Т.63. — С.1513.
- Орвилл-Томас, В. Дж. Внутреннее вращение молекул. Пер. с англ./ Под ред. В.Дж. Орвил-Томаса // М.: Мир, 1977. С. 510.
- Fishman, A. I. Vibrational spectroscopic approaches to conformational equilibria and kinetics (in condensed media) / A.I. Fishman, A.A. Stolov, A.B. Remi-zov // Spectrochim. Acta, 1993. V.43A. — P. 1435−1479.
- Fishman, A. I. Conformational mobility of small molecules in glass-forming solutions studied by FTIR spectroscopy / A. I. Fishman, A. I. Noskov, A. A. Stolov // Spectrochim. Acta, 2012. V.91 — P. 184−191.
- Stokr, J. Determination of the activation energy of chlorocyclohexane conformational transitions by infrared spectra / J. Stokr, B. Schneider, J. Jakes // J.Mol.Struct., 1973.-№ 15.-P. 87−91,
- Смит, А. Прикладная ИК-спектроскопия. Пер. с англ. / Под ред. А. А. Мальцева // М.: Мир, 1982. С. 328.
- Bitterwolf, Т. Е. Photochemical studies of Co2(CO)6(acetylene) complexes and their phosphine derivatives in frozen Nujol matrices / T. E. Bitterwolf, W. B. Scallorn, C. A. Weiss // Journal of Organometallic Chemistry, 2000. V. 605, № 1. -P. 7−14.
- Bitterwolf, T. E. Photolysis of diruthenium hexacarbonyl tetrahedrane compounds in Nujol glass matrices / T. E. Bitterwolf, J. A. Cabeza // Journal of Orga-nometallic Chemistry, 2004. V. 689, № 19. — P. 2947−2951.
- Guoliang, Li Decarbonylation of As2Co2(CO)6, a binuclear cobalt carbonyl derivative of diarsenic / Li Guoliang, Li Qian-Shu, Xie Yaoming, R. Bruce King, Henry F. Schaefer // Inorganica Chimica Acta, 2010. V. 363, № 10, — P. 20 892 094.
- Silaghi-Dumitrescu, I Butterfly diradical intermediates in photochemical reactions of Fe 2(CO)6(p-S2) / I. Silaghi-Dumitrescu,, Т.Е. Bitterwolf, R.B. King // Journal of the American Chemical Society, 2006. V. 128, № 16. — P. 53 425 343.
- Беллами, Л. Инфракрасные спектры сложных молекул / Л. Беллами // М.: Ил, 1963.-С. 591.
- Годовский, Ю.К. Теплофизические методы исследования полимеров / Ю. К. Годовский // М. Химия, 1976. С. 101.
- Wunderlich, В. Heat of fusion of polyethylene / В. Wunderlich, С. M. Cormier // J. Polym. Sci, 1967. V. A-2, № 5. — P. 987−988.
- Азанчеев, Н. М. ЯМР-релаксация и состояние молекул растворителя в растворах поливинилхлорида и полистирола в дибутилфталате / Н. М. Азанчеев, А. И. Маклаков // Высокомолек. соед. А, 1982. Т. 24, № 2, С. 26 282 632.
- Power, G. Orientation polarization from faster motions in the ultraviscous and glassy diethyl phthalate and its entropy / G. Power, J. K. Vij, G. P. Johari // J. Chem. Phys., 2006. V. 124, № 4 — P. 44 513.
- Свердлов, JI. M. Колебательные спектры многоатомных молекул / JI. М. Свердлов, М. А. Ковнер, Е. П. Крайнов // М.: Наука, 1970. С. 559.
- Stolov, A. A. Thermodynamic parameters of conformational equilibrium in 1,2-dichloroethane: influence of medium, benzene and compensation effects / A. A. Stolov, A. B. Remizov // Specrochim. Acta, 1995. V.51 A, № 11.- P.1919−1932.
- Дашевский, В. Г. Конформации органических молекул / В. Г. Дашев-ский // М.: Химия, 1974. С. 272.
- Mizushima, S. Infrared and Raman Spectra of 1,2-Dichloroethane and its Deuterium Compound in the Gaseous, Liquid, and Solid States / S. Mizushima, T. Shimanouchi, I. Harada, Y. Abe, H. Takeuchi // Canadian Journal of Physics, 1975.-V. 53.-P. 2085−2094.
- Horn, A. Vibrational spectra, conformational equilibrium and ab initio calculations of 1,2-diphenylethane / A. Horn, P. Klaeboe, B. Jordanov, C. Nielsen, V. Aleksa // J.Mol.Struct., 2004. V. 695−696. — P. 77 — 94.
- Fishman, A. I. FTIR study of the conformational dynamics in the solid phases of fluorocyclohexane and bromocyclohexane /А. I. Fishman, W. A. Herrebout, B. J. Van der Veken // PCCP, 2002. V. 4, № 2. — P. 5606−5612.
- Eliel, E. L. Conformational analysis. XIV. Conformational equilibriums of cyclohexyl halides / E. L. Eliel, R. J. L. Martin // J. Am. Chem. Soc., 1968. V. 90, № 3. -P. 689−697.
- Conformational analysis. XIII. Validity of the nuclear magnetic resonance method of establishing conformational equilibriums / E. L. Eliel, R. J. L. Martin // J. Am. Chem. Soc, 1968. V. 90, № 3. — P. 682−689.
- Fishman, A. I. Some applications of vibrational spectroscopy in conformational analysis / A. I. Fishman, A. B. Remizov, A. A. Stolov // J.Mol.Struct, 1999. -V. 480.-P. 303−306.
- Аскадский, А. А. Компьютерное материаловедение полимеров / A. A. Аскадский, В. И. Кондращенко // М.: Научный мир, 1999. Т. 1. — С. 534.
- Johari, G. P. Viscous Liquids and the Glass Transition. III. Secondary Relaxations in Aliphatic Alcohols and Other Nonrigid Molecules / G. P. Johari, M. Goldstein // J. Chem. Phys, 1971. V. 55, № 9 p. 4245.
- Иржак, В. И. Топологическая структура и релаксационные свойства полимеров / В. И. Иржак // Успехи химии, 2005. Т.74, № 10. — С. 1025−1056.
- Бартенев, Г. М. Физика полимеров / Г. М. Бартенев, С. Я. Френкель// Д.: Химия, 1990.-С. 432.
- Stokr, J Collection of Czech.Chem.Commun / J. Stokr, J. Jakes, B. Schneider V.42 P. 2287−2299- 1977.
- Fishman, A. I. Vibrational spectra and structure of isopropylbenzene / A. I. Fishman, A. I. Noskov, A. B. Remizov, D. V. Chachkov // Spectrochim. Acta A, 2008-V. 71.-P. 1128−1133.
- Носков, А.И. Исследование молекулярных комплексов 1,2-дихлорэтана в стеклующейся матрице / А. И. Носков, А. И. Фишман, Р. М. Аминова, Р. А. Ско-чилов // Вестник Казанского Технологического Университета, 2012. № 1. — С. 11−15.
- P. Hobza, P. Structure, Energetics, and Dynamics of the nucleic acid base pairs: nonempirical as initio calculations. / P. Hobza, J. Sponer // Chem.Rev. 1999. V. 99. — P. 3247−3276.
- Справочник химика Т. 1. Общие сведения, строение вещества, свойства важнейших веществ, лабораторная техника / гл. ред. Б. П. Никольский и др. Л.: Химия, 1966.-С. 1072.
- Malinowski, E. R. Factor analysis in chemistry / E.R. Malinowski // Wiley, 2002 P. 432.
- Скочилов, P. А. Ассоциаты и конформации гидропероксидов и пара-замещенных 1,2-дифенилэтанов: ик-фурье спектроскопия, факторный анализ и квантово-химические расчеты: Дисс. канд. хим. наук / Скочилов Роман Александрович. Казань, 2006. — С. 136.
- Factor analysis in IR spectroscopic studies of hydrogen bonding and conformations / A.B.Remizov, R.S. Skochilov // Proc. SPIE, 2003. V. 4807. — P. 126−131.
- Van der Veken, B. J. An infrared study of monomeric and oligomeric (n =2, 3 and 4) hydrogen chloride in liquified noble gases / B. J. Van der Veken, F. R. De Munk. // J. Chem. Phys., 1992. V. 97, № 5 — P. 3060−3071.
- Пурмаль, А. П. Химическая кинетика: Учеб. пособие / А. П. Пурмаль // М. МФТИ, 2000 С. 80.
- Asfin, R. Е. The infrared spectra and enthalpies of strongly bound dimers of phosphinic acids in the gas phase (CH2Cl)2POOH and (C6H5)2POOH. / R. E. Asfin, G. S. Denisov, K. G. Tokhadze. // J.Mol.Struct., 2002. V. 608. — P. 161−168.
- Hohenberg, P. Inhomogeneous Electron Gas / P. Hohenberg, W. Kohn // Phys. Rev. B, 1964.-V. 136.-P. B864-B871.
- Kohn, W. Self-Consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects / W. Kohn, L. J. Sham // Phys. Rev. A, 1965. V. 140, № 4A. — P. A1133-A1138.
- Becke, A. D. Density-functional thermochemistry. III. The role of exact exchange / A. D. Becke // J. Chem. Phys., 1993 V. 98. — P. 5648−5652.
- Lee, C. Development of the Colle-Salvetti correlation-energy formula into a functional of the electron density / C. Lee, W. Yang, R. G. Parr // Phys. Rev. B, 1988.-V. 37.-P. 785−789.
- Boys, S. F. The calculation of small molecular interactions by the differences of separate total energies. Some procedures with reduced errors / S. F. Boys, F. Bernardi // Mol.Phys., 1970. V. 19, № 4. — P. 553−566.
- Гордон, А. Спутник химика / А. Гордон, P. Форд // M.: Мир, 1976. С. 510.
- Пентин, Ю. А. Разности энергий поворотных изомеров некоторых га-логенпроизводных углеводородов / Ю. А. Пентин, В. М. Татевский // Докл. АН СССР, 1956. Т. 108. — С. 290.
- Wada, A. Influence of solvent upon the energy difference between rotational isomers / A. Wada // J. Chem. Phys., 1954. V. 22, № 2 — P. 198−202.
- Eliel, E. L., Conformational analysis. XXVII. Solvent effects in conformational equilibria of heterosubstituted 1,3-Dioxanes / E.L. Eliel, O. Hofer // J. Am. Chem. Soc., 1973.-V.95, № 24. P. 8041−8045.
- Noskov, A.I. The vibrational spectra and structure of isopropylbenzene / A. I. Noskov, A. B. Remizov, A. I. Fishman, D. V. Chachkov // Spectrochimica Acta Part A, 2008. V.71.-P. 1128−1133.
- Вилков, JI. В. Электронографическое исследование строения молекул кумола и фенилциклобутана / JI. В. Вилков, Н. И. Садова, С. Мочалов // Докл. АН СССР, 1968. Т.1 79, № 4. — С. 896−899.
- Lagowski, J. B. Polystyrene models. Parti. Ab initio study of selected alkyl substituted benzenes: toluene, ethybenzene and isopropilbenzene / J. B. Lagowski, I. G. Csizmadia, G. J. Vancso // J. Mol. Struct. (Theochem), 1922. V. 258 — P. 341.
- Schaefer, T. Theoretical and experimental data on the internal rotation potential in isopropylbenzene / T. Schaefer, R Sebastian., G. H. Penner, T. Schaefer, R. Sebastian, G. H. Penner, // Can. J. Chem., 1988 V.66 — P. 1495.
- Stokr, J. Conformational structure and NMR spectra of simple mono-alkylbezenes / J. Stokr, H. Pivkova, B. Schneider, S. Dirlikov // J. Mol. Struct., 1972.-V. 12-P. 45.
- Пентин, Ю. А. Поворотная изомерия молекул и твердое состояние органических веществ / Ю. А. Пентин // Современные проблемы физической химии, 1968.-Т. 1.-С. 192.
- Noskov, A. I. The vibrational spectra of 1,3-dithiane-l-oxide and 1,3-dithia-l-oxocyclohept-5-ene / A. I. Noskov, A. I. Fishman, A. N. Galjautdinova, E. N. Klimovitskii // Spectrochimica Acta Part A, 2010. V.77. — P. 6−10.
- Allin, S. M. The development and application of 1,3-dithiane 1-oxide derivatives as chiral auxiliaries and asymmetric building blocks for organic synthesis / S. M Allin, P. С. B. Page // Organic Prep. Proc. Int., 1998. V. 30. — P. 145−176.
- Стрельник, Д.Ю. Синтез и конформационные свойства семичленных дитиоацеталей с планарным фрагментом: Дисс. канд. хим. наук: Стрельник Дмитрий Юрьевич. Казань, 1991 — С. 119.1 1 л
- Juaristi, Е. Conformational przferknce of the S—>0 bond. H and С NMR studies of the mono-S-oxides of 1,2-, 1,3- and 1,4-dithianes / E. Juaristi, J. Guzman, V.V. Kane, R. S. Glass // Tetrahedron, 1984. V. 40 — P. 1477−1485.
- Khan, S. A. Oxides of 1,3-dithiane and 1,3,5-trithiane. Diamagnetic aniso-tropy of carbon-sulfur bonds / S. A. Khan, J. B. Lambert, O. Hernandez, F. A. Carey // J. Am. Chem. Soc., 1975. V. 97, № 6. — P. 1468−1473.
- Van Acker, L. A remarkable difference in the conformational preference of the so-bond in 1,3-di-thiane-l-oxides and l, 3-oxathiane-3-oxides / L. van Acker, M. Anteunis // Tetrahedron Lett., 1974. V. 15. — P. 225.
- Климовицкий, E. H. Термодинамика конформационного равновесия13моноокиси 1,3-дитиана по данным спектроскопии ЯМР С / Е. Н. Климовицкий, Р. А. Шайхутдинов, П. А. Кикило, В. В. Клочков // ЖОХ, 1999. Т.69. -С. 7−10.
- Yavari, I. Conformational Energies in Organic Six-Membered Cyclic Sulfoxides / I. Yavari, M. Haghdadi, R. Amiri // Phosphorus, Sulfur and Silicon, 2006. -V. 181.-P. 1693−1705.
- Климовицкий, E. H. Синтез, исследование конформационного состава семи-восьмичленных ацеталей (дитиоацеталей) с планарным фрагментом:
- Дис. Докт. хим. наук: / Климовицкий Александр Евгеньевич. Казань, 1987. -С. 337.
- Айсина, Ю. А. Колебательные спектры и конформационная динамика ряда шести- и семичленных гетероциклов: маг. дисс. / Айсина Юлия Александровна. Казань, 2007. — С. 62.