Спектральные и фотохимические свойства дипиренилциклобутанов, образующихся в реакции [2+2]-фотоциклоприсоединения из бифотохромных диад

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Исследованы свойства дипиренилциклобутанов CB10 и CBoX, которые являются продуктами реакции [2+2]-фотоциклоприсоединения (ФЦП) соответствующих бифотохромных диад D10 и DoX. По спектрам поглощения и флуоресценции в циклобутане CBoX выявлено наличие разных типов пиреновых заместителей с сильным и слабым взаимодействием в основном S0 и возбужденном S1 состояниях. В обоих циклобутанах наблюдается перенос энергии (ПЭ) от пиренильных заместителей на циклобутановые ядра, инициирующий реакцию раскрытия циклобутанов (ретро-ФЦП), которая происходит по механизму предиссоциации. Фотохромная пара “D10–CB10” является примером фотохрома нового типа, работающего по механизму реакции ФЦП, и может функционировать в качестве двухканального цветокоррелированного флуоресцентного фотопереключателя.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. Ф. Будыка

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

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

В. М. Ли

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

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

Т. Н. Гавришова

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

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

Список литературы

  1. Kirkus M., Janssen R.A.J., Meskers S.C.J. // J. Phys. Chem. A. 2013. V. 17. P. 4828.
  2. Margulies E.A., Shoer L.E., Eaton S.W., Wasielewski M.R. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2014. V. 16. P. 23735.
  3. Long S., Wang Y., Vdovic S., Zhou M., Yan L., Niu Y. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2015. V. 17. P. 18567.
  4. Cho D.W., Fujitsuka M., Sugimoto A., Majima T. // J. Phys. Chem. A. 2008. V. 112. P. 7208.
  5. Wang S., Bohnsack M., Megow S., Renth F., Temps F. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2019. V. 21. P. 2080.
  6. Kucukoz B., Adinarayana B., Osuka A., Albinsson B. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2019. V. 21. P. 16477.
  7. Letrun R., Lang B., Yushchenko O., Wilcken R., Svechkarev D., Kolodieznyi D. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2018. V. 20. P. 30219.
  8. 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.
  9. Liang C.K., Desvergne J.P., Bassani D.M. // Photochem. Photobiol. Sci. 2014. V. 13. P. 316.
  10. Perrier A., Maurel F., Jacquemin D. // Acc. Chem. Res. 2012. V. 45. P. 1173.
  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. P. 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. P. 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. 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
  19. Bera S., Bera A., Banerjee D. // Org. Lett. 2020. V. 22. P. 6458.
  20. Sahu K.B., Ghosh S., Banerjee M., Maity A., Mondal S., Paira R. et al. // Med. Chem. Res. 2013. V. 22. P. 94.
  21. Будыка М.Ф., Гавришова Т.Н., Ли В.М., Дозморов С.А. // Изв. АН. Сер.хим. 2023. Т. 72. С. 2013.
  22. Winnik F.M. // Chem. Rev. 1993. V. 93. P. 587.
  23. Siu H., Duhamel J. // J. Phys. Chem. B. 2008. V. 112. P. 15301.
  24. Seixas de Melo J., Costa T., Francisco A., Macanita A.L., Gago S., Goncalves I.S. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2007. V. 9. P. 1370.
  25. Dong D.C., Winnik M.A. // Photochem. Photobiol. 1982. V. 35. P. 17.
  26. Seixas de Melo J., Costa T., Miguel M.G., Lindman B., Schillen K. // J. Phys. Chem. B. 2003. V. 107. P. 12605.
  27. Pomerantsev A.L., Chemometrics in Excel. Hoboken, John Wiley & Sons Inc., 2014.
  28. Fischer E. // J. Phys. Chem. 1967. V. 71. P. 3704.
  29. Perrier A., Maurel F., Jacquemin D. // Acc. Chem. Res. 2012. V. 45. P. 1173.
  30. Budyka M.F., Gavrishova T.N., Li V.M., Tovstun S.A. // Spectr. Acta Part A. 2024. V. 320. P. 124666.
  31. Braslavsky S.E., Fron E., Rodriguez H.B., Roman E.S., Scholes G.D., Schweitzer G. et al. // Photochem. Photobiol. Sci. 2008. V. 7. P. 1444.
  32. Chung J.W., You Y., Huh H.S., An B.K., Yoon S.J., Kim S.H. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2009. V.131. P. 8163.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Спектры поглощения в хлористом метилене: 1 – циклобутан CB10, 2 – 1-метилпирен MP (сдвинут батохромно на 7 нм); нормированные (по максимуму спектров поглощения) спектры флуоресценции: 3 – циклобутан CB10 (возбуждение при 352 нм), 4 – метилпирен MP (сдвинут батофлорно на 2 нм, возбуждение при 328 нм); 5 – нормированный спектр возбуждения флуоресценции циклобутана CB10 (наблюдение на 380 нм).

Скачать (225KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Спектры циклобутана CBoX в хлористом метилене: 1 – поглощение; нормированные спектры: 2 – флуоресценция (возбуждение при 351 нм), 3 – возбуждение флуоресценции (наблюдение на 379 нм).

Скачать (177KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектральные изменения при облучении воздушно-насыщенного раствора циклобутана CB10 (1.67 × 10–5 М) светом с длиной волны 316 нм, интенсивность 1.07 × 10–10 эйнштейн см–2 • с–1, время фотолиза 0 (1) – 10 000 с (9).

Скачать (182KB)
Метаданные
5. Рис. 4. График счетов – обработка методом главных компонент (principal component analysis) спектральных изменений, происходящих при фотолизе диады D10 светом с длиной волны 408 нм (1) и 316 нм (3) и циклобутана CB10 светом с длиной волны 316 нм (2); спектры представлены в общем базисе двух первых сингулярных векторов p1 и p2. Отмечены точки, соответствующие экспериментальным спектрам EE изомера диады D10, циклобутана CB10 (CB), ФС PS316 и квази-ФС q-PS408, а также модельному спектру ZE изомера диады (см. текст); стрелки показывают направление спектральных изменений при фотолизе.

Скачать (163KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Влияние эффективности переноса энергии ETd в ZE и ZE изомерах диады D10 на ошибку аппроксимации DA (левая ось, 1) и значения квантовых выходов реакций (правая ось) tc (2), ct (3), PCA (4) RO (5); выделена область значений A < 0.001.

Скачать (200KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Спектры флуоресценции (возбуждение при 352 нм): циклобутан CB10 (1), тот же образец после облучения светом с длиной волны 316 нм в течение 3000 с (2); спектры возбуждения флуоресценции: циклобутан CB10 (3, наблюдение при 380 нм), после облучения светом с длиной волны 316 нм в течение 3000 с (4, наблюдение при 465 нм, спектр уменьшен в 2 раза). Вставка: изменение интенсивности флуоресценции образца (возбуждение при 352 нм) на длинах волн: 380 нм (5) и 465 нм (6) при попеременном облучении светом с длинами волн 316 нм в течение 3000 с и 442 нм в течение 500 с.

Скачать (262KB)
Метаданные
8. Схема 1. Структура диад D10 и DoX, содержащих 2-[2-(пирен-1-ил)этенил]-хинолин (PEQ) в качестве фотохромных групп и разные мостиковые группы, и цикл реакций фотоизомеризации с участием PEQ фотохромов и образованием разных изомеров диад.

Скачать (123KB)
Метаданные
9. Схема 2. Реакции [2+2]-фотоциклоприсоединения в EE изомерах диад D10 и DoX (в конформации “голова-к-голове”) с образованием тетразамещенных циклобутанов CB10 и CBoX.

Скачать (160KB)
Метаданные
10. Схема 3. Структура модельных PEQ фотохромов, (E)-8-ацетокси-2-[(2-(пирен-1-ил)этенил]-хинолина (APEQ) и (E)-8-октилокси-2-[(2-(пирен-1-ил)этенил]-хинолина (M1), показаны s-транс конформеры.

Скачать (81KB)
Метаданные
11. Схема 4. Возможное расположение двух PEQ фотохромов перед реакцией [2+2]-фотоциклоприсоединения, приводящее к образованию соответствующих изомеров тетразамещенного циклобутана.

Скачать (130KB)
Метаданные
12. Схема 5. Возможные конформеры rctt изомера циклобутана с аксиальным и экваториальным положением заместителей.

Скачать (29KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025