Ukrainian Journal of Physical Optics


2026 Volume 27, Issue 2

CALCULATIONS OF INFRARED SPECTRA OF BENZOXAZOLES EXHIBITING EXCITED-STATE PROTON TRANSFER BY A COMPOSITE METHOD

Y. Syetov

Author Information
Y. Syetov ORCID logo SCOPUS logo
Department of Experimental and Theoretical Physics, Oles Honchar Dnipro National University,72 Nauky Ave., Dnipro, 49045, Ukraine
e-mail: setov2003@yahoo.com

ABSTRACT

Infrared spectra of 2-(2'-hydroxyphenyl)benzoxazole, 2,5-di-(2-benzoxazolyl)phenol and 2,5-bis(2-benzoxazolyl)hydroquinone are calculated by the composite method B3LYP-3c. The calculated frequencies and intensities are in good agreement with the experimental values, including the region of torsional vibrations of the bonds OH, which is not reproduced well by common density functional theory methods. The bands in the region are assigned to OH torsion modes, CH out-of-plane bending vibrations, and torsions of the aromatic and oxazole rings

Keywords: infrared spectra, molecules, density functional theory, hydrogen bond

UDC: 539.34: 539.194

    1. Roseli, R. B., Allison, I., Shukla, A., Gale, I., Whittaker, M., Wallwork, N. R., Krenske, E.H., Namdas, E.B., & Lo, S. C. (2025). Computer-Assisted Design of an ON/OFF Switch for ESIPT via Substituent Positioning for Tunable Low-Threshold Light Amplification. ACS Applied Electronic Materials.
      doi:10.1021/acsaelm.5c01810
    2. Syetov, Y., & Vdovin, A. (2010). Infrared spectra of benzoxazoles exhibiting excited state proton transfer. Vibrational Spectroscopy, 53(1), 146-150.
      doi:10.1016/j.vibspec.2010.01.011
    3. Grimme, S., Brandenburg, J. G., Bannwarth, C., & Hansen, A. (2015). Consistent structures and interactions by density functional theory with small atomic orbital basis sets. The Journal of Chemical Physics, 143(5).
      doi:10.1063/1.4927476
    4. Pracht, P., Grant, D. F., & Grimme, S. (2020). Comprehensive assessment of GFN tight-binding and composite density functional theory methods for calculating gas-phase infrared spectra. Journal of Chemical Theory and Computation, 16(11), 7044-7060.
      doi:10.1021/acs.jctc.0c00877
    5. Grimme, S., Antony, J., Ehrlich, S., & Krieg, H. (2010). A consistent and accurate ab initio parametrization of density functional dispersion correction (DFT-D) for the 94 elements H-Pu. The Journal of Chemical Physics, 132(15).
      doi:10.1063/1.3382344
    6. Grimme, S., Ehrlich, S., & Goerigk, L. (2011). Effect of the damping function in dispersion corrected density functional theory. Journal of Computational Chemistry, 32(7), 1456-1465.
      doi:10.1002/jcc.21759
    7. Kruse, H., & Grimme, S. (2012). A geometrical correction for the inter-and intra-molecular basis set superposition error in Hartree-Fock and density functional theory calculations for large systems. The Journal of Chemical Physics, 136(15).
      doi:10.1063/1.3700154
    8. Neese, F. (2012). The ORCA program system. Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Molecular Science, 2(1), 73-78.
      doi:10.1002/wcms.81
    9. Neese, F. (2025). Software update: The ORCA program system - Version 6.0. Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Molecular Science, 15(5), e70019.
      doi:10.1002/wcms.70019
    10. Bykov, D., Petrenko, T., Izsák, R., Kossmann, S., Becker, U., Valeev, E., & Neese, F. (2015). Efficient implementation of the analytic second derivatives of Hartree-Fock and hybrid DFT energies: a detailed analysis of different approximations. Molecular Physics, 113(13-14), 1961-1977.
      doi:10.1080/00268976.2015.1025114
    11. Becke, A. D. (1993). Density-functional thermochemistry. III. The role of exact exchange. The Journal of Chemical Physics, 98(7), 5648-5652.
      doi:10.1063/1.464913
    12. Weigend, F., & Ahlrichs, R. (2005). Balanced basis sets of split valence, triple zeta valence and quadruple zeta valence quality for H to Rn: Design and assessment of accuracy. Physical Chemistry Chemical Physics, 7(18), 3297-3305.
      doi:10.1039/b508541a
    13. Santoro, F., Cerezo, J., 2023. FCclasses3, A code for vibronic calculations. Version 3.0.3. http://www.iccom.cnr.it/en/fcclasses
    14. Cerezo, J., & Santoro, F. (2023). FCclasses3: Vibrationally‐resolved spectra simulated at the edge of the harmonic approximation. Journal of Computational Chemistry, 44(4), 626-643.
      doi:10.1002/jcc.27027
    15. Boczar, M., Boda, Ł., & Wójcik, M. J. (2007). Theoretical modeling of the O-H stretching IR bands of hydrogen-bonded dimers of benzoic acid in S and S1 electronic states. The Journal of Chemical Physics, 127(8).
      doi:10.1063/1.2766951
    16. Varsányi, G. (2012). Vibrational spectra of benzene derivatives. Elsevier.

    Інфрачервоні спектри 2-(2'-гідроксифеніл)бензоксазолу, 2,5-ді-(2-бензоксазоліл)фенолу та 2,5-біс(2-бензоксазоліл)гідрохінону розраховані методом теорії функціоналу густини з використанням додаткових поправок B3LYP-3c. Розраховані частоти та інтенсивності добре узгоджуються з експериментальними значеннями, включно з областю торсійних коливань зв'язків OH, яка недостатньо добре моделюється найбільш поширеними методами теорії функціоналу густини. Смуги в цій області віднесені до торсійних коливань OH, позаплощинних деформаційних коливань CH та торсійних коливань ароматичних та оксазольних кілець.

    Ключові слова: інфрачервоні спектри, молекули, теорія функціоналу густини, водневий зв'язок

Free download this article 

This work is licensed under CC BY 4.0