Suppr超能文献

弱氢键:基于气相中邻二醇的OH伸缩基频进行基准测试。

Subtle hydrogen bonds: benchmarking with OH stretching fundamentals of vicinal diols in the gas phase.

作者信息

Hartwig Beppo, Suhm Martin A

机构信息

Institut für Physikalische Chemie, Tammannstr. 6, Göttingen, Germany.

出版信息

Phys Chem Chem Phys. 2021 Oct 6;23(38):21623-21640. doi: 10.1039/d1cp03367k.

Abstract

The theoretical description of spectral signatures for weakly bound hydrogen contacts between alcohol groups is challenging and remains poorly characterised. By combining Raman jet spectroscopy with appropriately scaled harmonic DFT predictions and relaxation path analyses for 16 vicinal diols (ethylene glycol (ethane-1,2-diol), propane-1,2-diol, 3,3,3-trifluoro-propane-1,2-diol, -butane-2,3-diol, 2-methyl-propane-1,2-diol, 2-methyl-butane-2,3-diol, pinacol (2,3-dimethyl-butane-2,3-diol), 3-butene-1,2-diol, 1-phenyl-ethane-1,2-diol, -cyclobutane-1,2-diol, -cyclopentane-1,2-diol, -cyclohexane-1,2-diol, -cycloheptane-1,2-diol, -cyclohexane-1,2-diol, 1-(1-hydroxy-1-methylethyl)-cyclopentanol and [1,1'-bicyclopentyl]-1,1'-diol), 69 conformational assignments become possible in a two-tier approach with a 5 diol training and an 11 diol test set. The latter reveals systematic deviations for ring strain and secondary π interactions, but otherwise a remarkably robust correction and correlation model based on hybrid DFT with a minimally augmented triple-zeta basis set is obtained, whereas GGA functionals perform significantly worse. Raw experimental data in the 3560-3700 cm wavenumber range as well as computed geometries of all conformations invite further vibrational and structural benchmarking at the onset of hydrogen bonding. Beyond this diol-probed threshold, the accurate prediction of hydrogen bond induced shifts of different magnitudes remains one of the challenges for DFT functionals.

摘要

对于醇类基团之间弱结合氢接触的光谱特征进行理论描述具有挑战性,且其特征仍不明确。通过将拉曼喷射光谱与适当缩放的谐波密度泛函理论(DFT)预测以及对16种邻二醇(乙二醇(乙烷 - 1,2 - 二醇)、丙烷 - 1,2 - 二醇、3,3,3 - 三氟丙烷 - 1,2 - 二醇、丁烷 - 2,3 - 二醇、2 - 甲基丙烷 - 1,2 - 二醇、2 - 甲基丁烷 - 2,3 - 二醇、频哪醇(2,3 - 二甲基丁烷 - 2,3 - 二醇)、3 - 丁烯 - 1,2 - 二醇、1 - 苯基乙烷 - 1,2 - 二醇、环丁烷 - 1,2 - 二醇、环戊烷 - 1,2 - 二醇、环己烷 - 1,2 - 二醇、环庚烷 - 1,2 - 二醇、环己烷 - 1,2 - 二醇、1 - (1 - 羟基 - 1 - 甲基乙基) - 环戊醇和[1,1'-双环戊基] - 1,1'-二醇)的弛豫路径分析相结合,采用一个包含5种二醇的训练集和一个包含11种二醇的测试集的两层方法,实现了69种构象归属。测试集揭示了环应变和二级π相互作用的系统偏差,但除此之外,基于具有最小增强三重ζ基组的混合DFT获得了一个非常稳健的校正和相关模型,而广义梯度近似(GGA)泛函的表现则明显更差。在3560 - 3700 cm波数范围内的原始实验数据以及所有构象的计算几何结构,促使人们在氢键形成初期进行进一步的振动和结构基准测试。超过这个二醇探测阈值,准确预测不同大小的氢键诱导位移仍然是DFT泛函面临的挑战之一。

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