Interactions Between Organic Molecules and Water: Rotational Spectrum of the 1:1 Oxetane-Water complex

The 1:1 molecular complex between oxetane and water has been investigated by using free‐jet millimeter‐wave spectroscopy. The rotational spectra of five isotopomers (with H2O, D2O, DOH, HOD and H218O) have been assigned. Partial r0 and rs structures of the complex have been derived. The water moiety lies in the plane of symmetry of oxetane, with the “free” hydrogen E with respect to the ring. The oxetane ring appears to be slightly nonplanar, with the Cβ carbon tilted on the opposite side of the water unity. The three atoms involved in the hydrogen bond adopt a linear arrangement with an Oring⋅⋅⋅H distance of about 1.86 Å, and the angle between the COC bisector and the Oring⋅⋅⋅H bond being ≅106°. Additionally, quantum‐chemical calculations for the complex were performed and were found to be in agreement with the experimental results. Il complesso molecolare 1:1 fra ossetano ed acqua è stato studiato con spettroscopia millimetrica di assorbimento in espansione supersonica. Sono stati assegnati gli spettri rotazionali di cinque isotopomeri dell′acqua (H2O, D2O, DOH, HOD and H218O) nel complesso. Sono state ottenute strutture parziali r0 ed rs del complesso. L'acqua si trova nel piano di simmetria dell'ossetano che passa per gli atomi O e Cβ, con L'atomo di idrogeno “libero” e rispetto all'anello. L'ossetano è lievemente non‐planare, con L'atomo di carbonio Cβ piegato dalla parte opposta rispetto a quella in cui si trova l'acqua. I tre atomi coinvolti nel legame a ponte idrogeno hanno una configurazione lineare, con una distanza Oring⋅⋅⋅H di circa 1.86 Å, e con l'angolo fra la bisettrice di COC ed il legame Oring⋅⋅⋅H di circa 106°. Sono inoltre stati fatti dei calcoli ab initio per il complesso, che sono risultati in accordo con i dati sperimentali. The effects of water on oxetane and other organic molecules are investigated by using rotational and free‐jet millimeter‐wave absorption spectroscopy. As depicted here, the oxetane ring becomes slightly distorted (α≅3) upon “solvation” by one water molecule.