office@icp.ac.ru
+7 496 522-51-64
|
Современная наука постоянно стремится к созданию новых материалов с уникальными свойствами, которые могут найти применение в различных областях — от медицины до электроники. Одним из перспективных направлений исследований является разработка фотохромных соединений, которые способны изменять свои физические свойства под воздействием света. Эти вещества открывают широкий спектр возможностей для создания умных материалов, сенсоров и оптоэлектронных устройств. В данном очерке рассматривается синтез и изучение новой би-хромофорной диады, обладающей уникальными фотофизическими характеристиками, которые позволяют использовать её в качестве многоцветного флуоресцентного фотопереключателя. Учёные нашего исследовательского центра синтезировали и изучили новую би-хромофорную диаду, в которой метиленовые группы связывают два стирилбензо[f]хинолиновых (styrylbenzo[f]quinoline ->SBQ) фотохрома с остатком салициловой кислоты. Диада была разработана для использования в качестве флуоресцентного фотохрома P-типа, который действует через реакцию [2 + 2] фотоциклоприсоединения ( photocycloaddition – PCA). По сравнению с ранее изученными диадами, изменение точки привязки и сокращение связывающих групп привели к одновременному увеличению квантовых выходов как флуоресценции, так и PCA. Под действием света в диаде протекают две конкурентные обратимые реакции. Первая – фотоизомеризация между транс- и цис-изомерами SBQ-фрагментов. Вторая – PCA, которая является преобладающей и приводит к образованию циклобутанового кольца, содержащего две бензо[f]хинолиновые (BQ) группы. В основном состоянии S0 данные ЯМР и расчеты по теории функционала плотности (DFT) указывают на образование сложенной конформации диады, структура которой предрасположена к PCA благодаря π-стэкинг взаимодействиям двух SBQ-фрагментов. В возбужденном состоянии диады методы стационарной и время-разрешенной наносекундной флуоресцентной спектроскопии выявили образование эксимеров, которые предположительно являются предшественниками циклобутана. Благодаря флуоресцентным свойствам SBQ и BQ, как диада, так и циклобутан флуоресцируют, что позволяет им служить цвето-коррелируемыми многоцветными флуоресцентными фотопереключателями. Предложен простой подход для прогнозирования взаимосвязи спектральных свойств диады и циклобутана, которые являются соответственно открытыми и закрытыми изомерами нового типа фотохромов. Этот подход основан на зависимости положения максимума поглощения ароматического соединения от размера π-системы и на том факте, что размеры π-систем диады и циклобутана связаны простым соотношением. Данное исследование проведено коллективом авторов ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Будыка М, Гавришова Т., Ли В. – Лаборатория органической и супрамолекулярной фотохимии и Товстун С. – лаборатория фотоники наноразмерных структур Budyka M.F., Gavrishova T.N., Li V.M., Tovstun S.A. Styrylbenzoquinoline dyads as a new type of fluorescing photochromes operating via [2+2] photocyclo addition mechanism: Optimization of the structure //Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, p.124666, 15 June 2024 Q1, IF=4.3 |
Современная наука постоянно стремится к созданию новых материалов с уникальными свойствами, которые могут найти применение в различных областях — от медицины до электроники. Одним из перспективных направлений исследований является разработка фотохромных соединений, которые способны изменять свои физические свойства под воздействием света. Эти вещества открывают широкий спектр возможностей для создания умных материалов, сенсоров и оптоэлектронных устройств. В данном очерке рассматривается синтез и изучение новой би-хромофорной диады, обладающей уникальными фотофизическими характеристиками, которые позволяют использовать её в качестве многоцветного флуоресцентного фотопереключателя.
Учёные нашего исследовательского центра синтезировали и изучили новую би-хромофорную диаду, в которой метиленовые группы связывают два стирилбензо[f]хинолиновых (styrylbenzo[f]quinoline ->SBQ) фотохрома с остатком салициловой кислоты. Диада была разработана для использования в качестве флуоресцентного фотохрома P-типа, который действует через реакцию [2 + 2] фотоциклоприсоединения ( photocycloaddition – PCA). По сравнению с ранее изученными диадами, изменение точки привязки и сокращение связывающих групп привели к одновременному увеличению квантовых выходов как флуоресценции, так и PCA.
Под действием света в диаде протекают две конкурентные обратимые реакции. Первая – фотоизомеризация между транс- и цис-изомерами SBQ-фрагментов. Вторая – PCA, которая является преобладающей и приводит к образованию циклобутанового кольца, содержащего две бензо[f]хинолиновые (BQ) группы. В основном состоянии S0 данные ЯМР и расчеты по теории функционала плотности (DFT) указывают на образование сложенной конформации диады, структура которой предрасположена к PCA благодаря π-стэкинг взаимодействиям двух SBQ-фрагментов.
В возбужденном состоянии диады методы стационарной и время-разрешенной наносекундной флуоресцентной спектроскопии выявили образование эксимеров, которые предположительно являются предшественниками циклобутана. Благодаря флуоресцентным свойствам SBQ и BQ, как диада, так и циклобутан флуоресцируют, что позволяет им служить цвето-коррелируемыми многоцветными флуоресцентными фотопереключателями.
Предложен простой подход для прогнозирования взаимосвязи спектральных свойств диады и циклобутана, которые являются соответственно открытыми и закрытыми изомерами нового типа фотохромов. Этот подход основан на зависимости положения максимума поглощения ароматического соединения от размера π-системы и на том факте, что размеры π-систем диады и циклобутана связаны простым соотношением.
Данное исследование проведено коллективом авторов ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Будыка М, Гавришова Т., Ли В. – Лаборатория органической и супрамолекулярной фотохимии и Товстун С. – лаборатория фотоники наноразмерных структур
Budyka M.F., Gavrishova T.N., Li V.M., Tovstun S.A. Styrylbenzoquinoline dyads as a new type of fluorescing photochromes operating via [2+2] photocyclo addition mechanism: Optimization of the structure //Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, p.124666, 15 June 2024 Q1, IF=4.3