Study of hydrogen-bonded complexes in aqueous solutions of acetylacetone using vibrational spectroscopy and ab initio calculations

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The Raman scattering and FT-IR absorption spectra of pure acetylacetone and its aqueous solutions at room temperature and atmospheric pressure were studied. The results of experiments and calculations show that with a decrease in the amount of acetylacetone in the solution, a red shift of the C=O stretching vibration band and a blue shift of the C-H stretching vibration band are observed. A potential energy distribution analysis was carried out for the monomeric molecule of the keto form of acetylacetone. The calculated and observed vibration frequencies are in good agreement. Calculations show that acetylacetone forms molecular clusters with water molecules in the form of C=O…H and C-H…O hydrogen bonds, which leads to a change in the shape of the spectral bands.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. A. Jumabaev

Samarkand State University

Author for correspondence.
Email: jumabaev2@rambler.ru

Department of Optics and Spectroscopy

Uzbekistan, Samarkand, 140104

H. A. Hushvaktov

Samarkand State University

Email: jumabaev2@rambler.ru

Department of Optics and Spectroscopy

Uzbekistan, Samarkand, 140104

A. A. Absanov

Samarkand State University

Email: jumabaev2@rambler.ru

Department of Optics and Spectroscopy

Uzbekistan, Samarkand, 140104

B. B. Khudaykulov

Samarkand State University

Email: jumabaev2@rambler.ru

Department of Optics and Spectroscopy

Uzbekistan, Samarkand, 140104

U. A. Holikulov

Samarkand State University

Email: jumabaev2@rambler.ru

Department of Optics and Spectroscopy

Uzbekistan, Samarkand, 140104

A. M. Norkulov

Samarkand State University

Email: jumabaev2@rambler.ru

Department of Optics and Spectroscopy

Uzbekistan, Samarkand, 140104

References

  1. Jumabaev A., Khudaykulov B., Doroshenko I. et al. // Vibrat. Spectrosc. 2022. V. 122. P. 1.
  2. Hushvaktov H., Khudaykulov B., Jumabaev A. et al. // Mol. Cryst. Liq. 2022. V. 749. P. 124.
  3. Laptinskiy K.A., Khmeleva M.Yu., Sarmanova O.E. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. Suppl. 1. P. S8.
  4. Горяйнов С.В., Крылов А.С., Лихачева А.Ю. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2021. Т. 85. № 9. С. 1253; Goryainov S.V., Krylov A.S., Likhacheva A.Y. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2021. V. 85. No. 9. P. 962.
  5. Hushvaktov H., Jumabaev A., Doroshenko I. et al. // Vibrat. Spectrosc. 2021. V. 117. Art. No. 103315.
  6. Khodiev M., Holikulov U. // J. Mol. Liq. 2023. V. 382. P. 121960.
  7. Jumabaev A., Holikulov U., Hushvaktov H. et al. // Ukr. J. Phys. 2022. V. 67. P. 602.
  8. Компанеец В.В., Каримуллин К.Р., Васильева И.А., Наумов А.В. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 3. С. 351; Kompaneets V.V., Karimullin K.R., Vasilieva I.A., Naumov A.V. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2020. V. 84. No. 3. P. 272.
  9. Howard D., Kjaergaard H., Huang J. et al. // J. Phys. Chem. A. 2015. V. 119. P. 7980.
  10. Trivella A., Wassermann T.N., Mestdagh J.M. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2010. V. 12. P. 8300.
  11. Dannenberg J., Rios R. // J. Phys. Chem. 1994. V. 98. P. 6714.
  12. Caminati W., Grabow J. // J. Amer. Chem. Soc. 2006. V. 128. No. 3. P. 854.
  13. Belova N., Oberhammer H., Trang N. et al. // J. Organ. Chem. 2014. V. 79. P. 5412.
  14. Yang Z., Zhu J., Wu B. et al. // J. Chem. Eng. Data 2010. V. 55. P. 1527.
  15. Sandusky P. et al. // J. Chem. Educ. 2014. V. 91. P. 739.
  16. Tayyari S.F., Milani-nejad F. et al. // Acta A. Mol. Biomol. Spectrosc. 2000. V. 56. P. 2679.
  17. Xie B., Cui G., Fang W.H. et al. // J. Chem. Theory Comput. 2017. V. 13. No. 6. P. 2717.
  18. Boese R., Antipin M., Blaser D. et al. // J. Phys. Chem. 1998. V. 102. P. 8654.
  19. Cleland W.W., Kreevoy M.M. // Science. 1994. V. 264. P. 1887.
  20. Warshel A., Papazyan A., Kollman P.A. et al. // Science. 1994. V. 269. P. 102.
  21. Cleland W.W., Kreevoy M.M. // Science. 1995. V. 269. P. 1771.
  22. Hibbert F., Emsley J. // Adv. Phys. Org. Chem. 1990. V. 26. P. 255.
  23. Gurushankar K. et al. // JETP Lett. 2023. V. 117. No. 10. P. 781.
  24. Tukhvatullin F., Hudayberdiev B., Jumabaev A. et al. // J. Mol. Liq. 2010. V. 155. P. 67.
  25. Цеплин Е.Е., Цеплина С.Н., Хвостенко О.Г. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 5. С. 671; Tseplin E.E., Tseplina S.N., Khvostenko O.G. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2020. V. 84. No. 5. P. 559.
  26. Mavri J., Grdadolnik J. // J. Phys. Chem. A. 2001. V. 105. P. 2039.
  27. Nakanishi H., Morita H., Nagakura S. et al. // BCSJ. 1977. V. 50. P. 2255.
  28. Iijima K., Ohnogi A., Shibata S. et al. // J. Mol. Struct. 1987. V. 156. P. 111.
  29. Coussan S., Ferro Y., Trivella A. et al. // J. Phys. Chem. A. 2006. V. 110. P. 3920.
  30. Mohacek-Grosev V., Furic K., Hrvoje I. et al. // J. Phys. Chem. A. 2007. V. 111. P. 5820.
  31. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B. et al. Gaussian 09. Wallingford: Gaussian Inc., 2009.
  32. Kazachenko A.S., Holikulov U., Issaoui N. et al. // Z. Phys. Chem. 2023. V. 237. No. 11. P. 1821.
  33. Khodiev M. Kh., Holikulov U.A., Jumabaev A. et al. // J. Mol. Liq. 2023. V. 382. Art. No. 121960.
  34. Kazachenko A.S., Issaoui N., Holikulov U. et al. // Z. Phys. Chem. 2024. V. 238. P. 89.
  35. Devlin F.J., Finley J.W., Stephens P.J. et al. // J. Phys. Chem. 1995. V. 99. No. 46. P. 16883.
  36. Dennington R., Keith T.A., Millam J.M. GaussView. v. 6.0.16. Semichem Inc Shawnee Mission KS, 2016.
  37. Tomasi J., Mennucci B., Cancès E. // J. Mol. Struct. 1999. V. 464. P. 211.
  38. Jamroz M.H. Vibrational energy distribution analysis VEDA 4. Warsaw, 2004—2010.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Raman spectra (experimental and calculated) and IR Fourier of pure acetylacetone.

Download (46KB)
3. Fig. 2. Raman spectra in the region of C=O (a) and C-H stretching vibrations (b) in aqueous solutions of acetylacetone.

Download (152KB)
4. Fig. 3. Optimal geometry of acetylacetone and its complexes with water.

Download (263KB)
5. Fig. 4. Calculated Raman spectra in the region of C=O stretching vibrations of acetylacetone and its aqueous solutions (AA-acetylacetone, W-water).

Download (60KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».