ИК спектроскопия и ab initio расчеты имидазофеназина и его производных в низкотемпературной матрице аргона

Abstract

Методом ИК спектроскопии впервые изучены спектры поглощения (диапазон 400-1700 см⁻¹) имидазо-[4,5-d]-феназина (F1) и его производных: 2-метилимидазо-[4,5-d]-феназина (F2), 2-фтородиметилимидазо-[4,5-d]-феназина (F3) и 1,2,3-триазоло-[4,5-d]-феназина (F4) в низкотемпературной аргоновой матрице (10 К). Спектры этих соединений анализировались с помощью рассчитанных частот и интенсивностей гармонических колебаний, полученных с использованием квантово-механического метода DFT (B3LYP/6-31++G** и М05-2Х/6-31++G**). Наблюдается хорошее соответствие между низкотемпературными ИК спектрами соединений F1-F4 и расчетными спектрами. Полученные спектры содержат как общие полосы для F1-F4 , так и характеристические полосы каждого соединения. Наиболее сильные трансформации в ИК спектрах F2-F4 относительно спектра F1 наблюдаются для соединения F4, которые связаны с заменой углерода на атом азота в имидазольном кольце. Проведен сравнительный анализ спектров изолированных молекул со спектрами поликристаллических образцов в KBr таблетках. Рассчитаны структуры, энергии взаимодействия, гармонические частоты и их интенсивности для водородно-связанных и стэкинг-димеров этих соединений. ИК спектры соединений F1-F4 в KBr таблетках хорошо описываются рассчитанными спектрами димеров.

Методом ІЧ спектроскопії вперше досліджено спектри поглинання (діапазон 400–1700 см⁻¹) імідазо-[4,5-d]-феназіна (F1) і його похідних: 2-метилімідазо-[4,5-d]-феназіна (F2), 2-фтородиметилімідазо-[4,5-d]-феназіна (F3) и 1,2,3-триазоло-[4,5-d]-феназіна (F4) у низькотемпературній аргоновій матриці (10 К). Спектри цих сполук аналізувалися за допомогою розрахованих гармонійних частот та їх інтенсивностей, що отримані при використанні квантово-механічного методу DFT (B3LYP/6-31++G** та М05-2Х/6-31++G**). Спостерігається гарна відповідність між низькотемпературними ІЧ спектрами F1–F4 і спектрами, що розраховані. Для отриманих спектрів знайдено як загальні смуги для F1–F4, так і характеристичні смуги кожної сполуки. Найбільш сильні трансформації в ІЧ спектрах F2–F4 щодо спектрa F1 спостерігаються для сполуки F4, які пов'язані із заміною вуглецю на атом азоту в імідазольному кільці. Проведено порівняльний аналіз спектрів ізольованих молекул із спектрами полікристалічних зразків в KBr таблетках. Розраховано структури, енергії взаємодії, гармонійні частоти та їх інтенсивності для водневозв'язаних і стекінг-димерів цих сполук. ІЧ спектри сполук F1–F4 в KВr таблетках добре описуються розрахованими спектрами димерів.

The absorption spectra (400–1700 cm⁻¹ range) of chromophores — imidazo-[4,5-d]-phenazine (F1) and its derivatives — 2-methylimidazo-[4,5-d]-phenazine (F2), 2-ftorodimethylimidazo-[4,5-d]-phenazine (F3) and 1,2,3-triazolo-[4,5-d]-phenazine (F4) in the low temperature argon matrix (10 K) were obtained and studied by the IR spectroscopy for the first time. The spectra of these compounds were analyzed using the frequencies and the intensities of the harmonic vibrations calculated by the quantum-mechanical method DFT (B3LYP/6-31++G** and Ì05-2Õ/6-31++G**). Good correlation is observed between the experimental and calculated IR spectra of F1–F4. The spectra under study contain some bands, which are common for all compounds, and those that are characteristic of the specific compound. The most significant transformations in the spectra of F2–F4 as compared to that of F1 were observed for F4. These are responsible for by the substitution of nitrogen atom for carbon in the imidazole ring. The spectra of isolated molecules are compared with those of polycrystalline samples in the KBr pellets. Structures, interaction energies, harmonic frequencies and their intensities were calculated for hydrogen-bound and stacking dimers of these compounds. The IR spectra of F1–F4 in the KBr pellets are well described by the calculated dimer spectra.