Фотофизические свойства пиренсодержащих бифотохромных диад и соответствующих циклобутанов, образующихся из диад в реакции [2+2]-фотоциклоприсоединения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Методом время-разрешенной эмиссионной спектроскопии (TRES) исследованы фотофизические свойства бифотохромных диад DoX и D10, содержащих два одинаковых фотохрома, 2-[2-(пирен-1-ил)этенил]-хинолина (PEQ), связанных между собой мостиковыми группами разной длины, а также соответствующих дипиренилциклобутанов CBoX и CB10, образующихся из диад в реакции [2+2]-фотоциклоприсоединения (ФЦП). На основе TRES определено число эмиттеров, рассчитаны их спектры излучения, времена жизни возбужденных состояний и константы скоростей конкурентных физических и химических процессов (излучения, переноса энергии, реакций). В диадах по появлению эмиттеров с временем жизни, значительно увеличенным по сравнению с модельным PEQ-фотохромом, обнаружено образование эксимеров – возможных интермедиатов реакции ФЦП. В циклобутанах по уменьшению времени жизни пиреновых заместителей по сравнению с 1-метилпиреном зафиксирован перенос энергии от заместителей на циклобутановое кольцо, который, согласно механизму предиссоциации, инициирует реакцию раскрытия кольца (ретро-ФЦП). Кроме того, в CBoX показано наличие неизлучающих конформеров. Квантовохимические расчеты методом DFT подтвердили возможность образования разных конформеров циклобутана CBoX, различающихся относительным положением пиренильных заместителей и степенью их взаимодействия друг с другом.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. Ф. Будыка

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: budyka@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка

В. М. Ли

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: budyka@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка

Т. Н. Гавришова

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: budyka@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка

С. А. Товстун

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: budyka@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка

Список литературы

  1. Liang C.K., Desvergne J.P., Bassani D.M. // Photochem. Photobiol. Sci. 2014. V. 13. P. 316.
  2. Perrier A., Maurel F., Jacquemin D. // Acc. Chem. Res. 2012. V. 45. P. 1173.
  3. Kirkus M., Janssen R.A. J., Meskers S.C. J. // J. Phys. Chem. A. 2013. V. 17. P. 4828.
  4. Margulies E.A., Shoer L.E., Eaton S.W., Wasielewski M.R. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2014. V. 16. P. 23735.
  5. Long S., Wang Y., Vdovic S., Zhou M., Yan L., Niu Y., Guo Q., Xia A. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2015. V. 17. P. 18567.
  6. Cho D.W., Fujitsuka M., Sugimoto A., Majima T. // J. Phys. Chem. A. 2008. V. 112. P. 7208.
  7. Wang S., Bohnsack M., Megow S., Renth F., Temps F. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2019. V. 21. P. 2080.
  8. Kucukoz B., Adinarayana B., Osuka A., Albinsson B. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2019. V. 21. P. 16477.
  9. Letrun R., Lang B., Yushchenko O., Wilcken R., Svechkarev D., Kolodieznyi D., Riedle E., Vauthey E. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2018. V. 20. P. 30219.
  10. Chahal M.K., Liyanage A., Gobeze H.B., Payne D.T., Ariga K., Hill J.P., D’Souza F. // Chem. Commun. 2020. V. 56. P. 3855.
  11. Doddi S., Ramakrishna B., Venkatesha Y., Bangl P.R. // RSC Adv. 2015. V. 5. P. 56855.
  12. Kim D., Park S.Y. // Optical Mater. 2018. 1800678.
  13. Szacilowski K. // Chem. Rev. 2008. V. 108. P. 3481.
  14. Будыка М.Ф. // Успехи химии. 2017. Т. 86. С. 181.
  15. Andreasson J., Pischel U. // Coord. Chem. Rev. 2021. V. 429. 213695.
  16. Будыка М.Ф., Поташова Н.И., Гавришова Т.Н., Ли В.М., Гак В.Ю., Гринева И.А. // Химия высоких энергий. 2018. Т. 52. С. 204.
  17. Будыка М.Ф., Ли В.М., Гавришова Т.Н. // Химия высоких энергий. 2024. Т. 58. С. 77.
  18. Будыка М.Ф., Ли В.М., Гавришова Т.Н. // Химия высоких энергий. 2025. Т. 59. С. 26.
  19. Budyka M.F., Gavrishova T.N., Li V.M., Potashova N.I., Fedulova J.A. // Spectrochim. Acta Part A. 2022. V. 267. 120565.
  20. Budyka M.F., Fedulova J.A., Gavrishova T.N., Li V.M., Potashova N.I., Tovstun S.A. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2022. V. 24. P. 24137.
  21. Будыка М.Ф., Гавришова Т.Н., Ли В.М., Дозморов С.А. // Изв. АН. Сер. хим. 2023. Т. 72. С. 2013.
  22. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B. et al. Gaussian 09, Revision D.01. Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2013.
  23. Mazzucato U., Momicchioli F. // Chem. Rev. 1991. V. 91. P. 1679.
  24. Schillmoller T., Herbst-Irmer R., Stalke D. // Adv. Optical Mater. 2021. V. 9. 2001814.
  25. Будыка М.Ф. // Успехи химии. 2012. Т. 81. С. 477.
  26. Ellsei F., Aloisi G.G., Latterini L., Galiazzo G., Gorner H. // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1995. V. 91. P. 3117.
  27. Kovalenko N.P., Abdukadirov A., Gerko V.I., Alfimov M.V. // J. Photochem. 1980. V. 12. P. 59.
  28. Doi T., Kawai H., Murayama K., Kashida H., Asanuma H. // Chem. Eur. J. 2016. V. 22. P. 10533.
  29. Truong V.X., Li F., Ercole F., Forsythe J.S. // ACS Macro Lett. 2018. V. 7. P. 464.
  30. Budyka M.F., Gavrishova T.N., Li V.M., Potashova N.I., Ushakov E.N. // ChemistrySelect. 2021. V. 6. P. 3218.
  31. Winnik F.M. // Chem. Rev. 1993. V. 93. P. 587.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Схема 1. Реакция [2+2]-фотоциклоприсоединения в EE изомерах диад D10 и DoX с образованием тетразамещенных циклобутанов CB10 и CBoX.

Скачать (555KB)
Метаданные
3. Схема 2. Структура модельных соединений, (E)-8-октилокси-2-[2-(пирен-1-ил)этенил]-хинолина (M1) и 1-метилпирена (MP).

Скачать (193KB)
Метаданные
4. Схема 3. Возможные конформеры rctt изомера циклобутана с аксиальным и экваториальным положением заместителей; Q – хинолил, P – пиренил, мостиковая группа между хинолиновыми заместителями не показана. Дана нумерация атомов циклобутанового кольца.

Скачать (92KB)
Метаданные
5. Рис. 1. Время-разрешенные спектры излучения (TRES) диады D10 при возбуждении на длине волны 372 нм.

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 2. Кинетика затухания флуоресценции (возбуждение при 372 нм): 1 – модельный PEQ фотохром M1 (наблюдение на 460 нм), 2 – диада D10 (наблюдение на 500 нм), 3 – диада DoX (наблюдение на 472 нм). Красная кривая представляет собой функцию отклика прибора (IRF), черные кривые представляют собой аппроксимацию экспериментальных кинетик с учетом формы IRF.

Скачать (900KB)
Метаданные
7. Рис. 3. Рассчитанные по данным TRES (возбуждение при 372 нм) нормированные по максимуму суммарного спектра спектры излучения эмиттеров D10-E1 (1), D10-E2 (2), D10-E3 (3), и их суммарный спектр с учетом времен жизни (4), стационарный спектр флуоресценции диады D10 (5, возбуждение при 391 нм).

Скачать (489KB)
Метаданные
8. Рис. 4. Рассчитанные по данным TRES (возбуждение при 372 нм) нормированные по максимуму суммарного спектра спектры излучения эмиттеров DoX-E1 (1), DoX-E2 (2), DoX-E3 (3) и их суммарный спектр (4), стационарный спектр флуоресценции диады DoX (5, возбуждение при 392 нм).

Скачать (530KB)
Метаданные
9. Рис. 5. Кинетика затухания флуоресценции в хлористом метилене (возбуждение при 284 нм) 1 – 1-метилпирен MP (наблюдение на 378 нм): 2 – циклобутан CB10 (наблюдение на 380 нм): 3 – циклобутан CBoX (наблюдение на 379 нм). Красная кривая представляет собой функцию отклика прибора (IRF), черные кривые представляют собой аппроксимацию экспериментальных кинетик с учетом формы IRF.

Скачать (938KB)
Метаданные
10. Рис. 6. Рассчитанные по данным TRES (возбуждение при 284 нм) нормированные по максимуму суммарного спектра спектры излучения эмиттеров CB10-E1 (1), CB10-E2 (2) и их суммарный спектр (3), стационарный спектр флуоресценции циклобутана CB10 (4, возбуждение при 352 нм).

Скачать (434KB)
Метаданные
11. Рис. 7. Рассчитанные по данным TRES (возбуждение при 284 нм) нормированные по максимуму суммарного спектра спектры излучения эмиттеров CBoX-E1 (1), CBoX-E2 (2) и их суммарный спектр (3), стационарный спектр флуоресценции циклобутана CBoX (4, возбуждение при 351 нм). Схема 3. Возможные конформеры rctt изомера циклобутана с аксиальным и экваториальным положением заместителей; Q – хинолил, P – пиренил, мостиковая группа между хинолиновыми заместителями не показана. Дана нумерация атомов циклобутанового кольца.

Скачать (495KB)
Метаданные
12. Рис. 8. Структуры конформеров циклобутана CBoX, оптимизированные на уровне M06-2X/6-31G*.

Скачать (488KB)
Метаданные
13. Рис. 9. Структура заполненных молекулярных орбиталей конформеров циклобутана CBoX, рассчитанная на уровне M06-2X/6-31G*, высшей заполненной (HOMO) и соседней (HOMO-1) орбиталей.

Скачать (939KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025