Ученые впервые синтезировали уникальный ковалентно связанный димер на основе циклазиновой системы — 1,2-дикарбометокси-3-фенилцикла[3.2.2]азина. Этот димер был получен с помощью региоселективного окислительного гомосвязывания, то есть соединения двух одинаковых молекул в строго определенном положении — в 4-м положении циклазинового кольца. Результаты были подтверждены методами рентгеноструктурного анализа и ЯМР-спектроскопии, а также предсказаны с помощью квантово-химических расчетов.

Что особенного в этом димере?

Димер оказался зеленым флуорофором, то есть веществом, способным светиться зеленым светом при облучении. Его флуоресценция происходит на длине волны 527 нм (в толуоле), что на 71 нм больше, чем у исходного мономера. Это явление, известное как батохромный сдвиг, делает димер более эффективным для использования в биовизуализации.
Димер не только светится ярче, но и эффективнее: его квантовый выход флуоресценции составляет 55% по сравнению с 35% у мономера. Это делает его перспективным для создания флуоресцентных зондов, которые могут использоваться для визуализации биологических процессов в живых клетках.
Исследования с помощью рентгеноструктурного анализа и ЯМР-спектроскопии показали, что димер имеет жесткую структуру с затрудненным вращением вокруг оси связи C4–C4′. Это свойство стабилизирует молекулу и усиливает её флуоресцентные характеристики.

В отличие от мономера, димер демонстрирует обратимость как одно-, так и двухэлектронных процессов восстановления и окисления. Это открывает возможности для его использования в качестве основы для полупроводников n-типа и p-типа, что важно для создания новых материалов в электронике.

Таким образом, этот димер — не просто новое соединение, а многофункциональный материал, который может найти применение в самых разных областях: от медицины до электроники. Его создание — яркий пример того, как фундаментальные исследования могут привести к прорывным технологиям.

В работе принимали участие ученые ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Никита Слесаренко, Ольга Истакова, Ольга Гончарова, Дмитрий Конев – лаборатория электродных процессов в жидкостных системах

совместно с коллегами из других исследовательских центров:

• Институт физиологически активных соединений Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук (ИПАК РАН), Черноголовка
• Институт физики твердого тела РАН, Черноголовка

Starikov A.S., Borodachev A.V., Tarakanov P.A., Slesarenko N.A., Simonov S.V., Simakov A.O., Istakova O.I., Goncharova O.A., Konev D.V., Pushkarev V.E. // First oxidative coupling of cyclazine heterocycle via regioselective dimerization of 1,2‑dicarbomethoxy-3-phenylcycl[3.2.2]azine: synthesis, theoretical aspects and physicochemical studies //Dyes and Pigments, V. 233, Article Number 112539,  16 November 2024 Q-1, IF = 5,12

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0143720824006053