Photophysics of intramolecularly hydrogen-bonded aromatic systems: ab initio exploration of the excited-state deactivation mechanisms of salicylic acid

圆锥交点 化学 势能面 分子内力 激发态 从头算 构象异构 势能 计算化学 完整活动空间 耦合簇 光化学 分子物理学 原子物理学 分子 密度泛函理论 立体化学 基准集 物理 有机化学
作者
Andrzej L. Sobolewski,Wolfgang Domcke
出处
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics [Royal Society of Chemistry]
卷期号:8 (29): 3410-3410 被引量:129
标识
DOI:10.1039/b604610j
摘要

Excited state reaction paths and the corresponding energy profiles of salicylic acid have been determined with the CC2 method, which is a simplified version of singles-and-doubles coupled cluster theory. At crucial points of the potential energy hypersurfaces, single-point energy calculations have been performed with the CASPT2 method (second-order perturbation theory based on the complete active space self-consistent field reference). Hydrogen transfer along the intramolecular hydrogen bond as well as torsion and pyramidization of the carboxy group have been identified as the most relevant photochemical reaction coordinates. The keto-type planar S(1) state reached by barrierless intramolecular hydrogen transfer represents a local minimum of the S(1) energy surface, which is separated by a very low barrier from a reaction path leading to a low-lying S(1)-S(0) conical intersection via torsion and pyramidization of the carboxy group. The S(1)-S(0) conical intersection, which occurs for perpendicular geometry of the carboxy group, is a pure biradical. From the conical intersection, a barrierless reaction path steers the system back to the two known minima of the S(0) potential energy surface (rotamer I, rotamer II). A novel structure, 7-oxa-bicyclo[4.2.0]octa-1(6),2,4-triene-8,8-diol, has been identified as a possible transient intermediate in the photophysics of salicylic acid.
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