Determinazione della resa quantistica di fotoisomerazione di un interruttore foto Hydrazone

Riepilogo

La resa quantistica della fotoisomerizzazione è una proprietà fotofisica fondamentale che dovrebbe essere determinata con precisione nello studio dei fotointerruttori di nuova concezione. Qui, descriviamo una serie di procedure per misurare la resa quantistica di fotoisomerazione di un idratone fotocromatico come un fotointerruttore bistabile modello.

Abstract

Le molecole organiche fotointercabilizzate che subiscono trasformazioni strutturali guidate dalla luce sono componenti chiave per costruire sistemi molecolari adattivi e sono utilizzate in un'ampia varietà di applicazioni. Nella maggior parte degli studi che impiegano fotointerruttori, diverse importanti proprietà fotofisiche come le lunghezze d'onda massime di assorbimento ed emissione, il coefficiente di attenuazione molare, la durata della fluorescenza e la resa quantistica della fotoisomerizzazione sono attentamente determinate per studiare i loro stati elettronici e processi di transizione. Tuttavia, la misurazione della resa quantistica di fotoisomerizzazione, l'efficienza della fotoisomerizzazione rispetto ai fotoni assorbiti, in un tipico ambiente di laboratorio è spesso complicata e soggetta a errori perché richiede l'implementazione di rigorose misure spettroscopiche e calcoli basati su un metodo di integrazione appropriato. Questo articolo introduce una serie di procedure per misurare la resa quantistica di fotoisomerazione di un fotointerruttore bistabile utilizzando un idrazzone fotocromatico. Prevediamo che questo articolo sarà una guida utile per l'indagine dei fotointerruttori babili che sono sempre più in fase di sviluppo.

Introduzione

Le molecole organiche fotocromatiche hanno attirato una notevole attenzione in una vasta gamma di discipline scientifiche poiché la luce è uno stimolo unico che può allontanare un sistema dal suo equilibrio termodinamico in modo non invasivo¹. L'irradiazione della luce con energie appropriate consente la modulazione strutturale di fotointerruttori con elevata precisione ^{spaziotemporale 2,3,4}. Grazie a questi vantaggi, sono stati sviluppati e utilizzati vari tipi di fotointerruttori basati sull'isomerizzazione configurazionale dei doppi legami (ad esemp....

Protocollo

1. Acquisizione dello spettro NMR ¹H allo stato fotostazionario (PSS)

1. In un tubo NMR di quarzo naturale contenente 4,2 mg (0,01 mmol) di interruttore idrazico 1, aggiungere 1,0 ml di dimetilsolfossido deuterato (DMSO-d ₆). Trasferire metà della soluzione in un altro tubo NMR.
2. Posizionare uno dei tubi NMR di 1 cm davanti a una lampada ad arco allo xeno dotata di un filtro passa-banda da 436 nm. Avviare l'irradiazione al campione NMR e registrare uno spettro NMR ¹H ogni giorno fino a quando non vi è alcun cambiamento negli spettri quando l'interruttore 1 ragg....

Risultati

Dopo irradiazione di 1 in un tubo NMR con luce 436 nm (Z:E = 54:46 nello stato iniziale), la proporzione di 1-E aumenta a causa dell'isomerizzazione dominante Z-to-E del legame idrazone C=N (Figura 1). Il rapporto isomerico può essere facilmente ottenuto dalle intensità relative del segnale di isomeri distinti nello spettro NMR ¹H (Figura 2). Dopo 5 giorni di irradiazione a 436 nm.......

Discussione

Sono state sviluppate varie strategie per sintonizzare le proprietà spettrali e di commutazione dei fotointerruttori e il registro dei fotointerruttori è in rapida espansione²⁸. È quindi fondamentale determinare correttamente le loro proprietà fotofisiche e prevediamo che i metodi riassunti in questo articolo saranno una guida utile per gli sperimentatori. A condizione che la velocità di rilassamento termico sia molto lenta a temperatura ambiente, la misurazione delle composizioni PSS a diver.......

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
1,10-phenanthroline	Sigma-Aldrich	131377-2.5G
340 nm bandpass filter, 25 mm diameter, 10 nm FWHM	Edmund Optics	#65-129
436 nm bandpass filter, 25 mm diameter, 10 nm FWHM	Edmund Optics	#65-138
Anhydrous sodium acetate	Alfa aesar	A13184.30
Dimethyl sulfoxide	Samchun	D1138	HPLC grade
Dimethyl sulfoxide-d6	Sigma-Aldrich	151874-25g
Gemini 2000; 300 MHz NMR spectrometer	Varian
H2SO4	Duksan	235
Heating bath	JeioTech	CW-05G
MestReNova 14.1.1	Mestrelab Research S.L., https://mestrelab.com/
Natural quartz NMR tube	Norell	S-5-200-QTZ-7
Potassium ferrioxalate trihydrate	Alfa aesar	31124.06
Quartz absorption cell	Hellma	HE.110.QS10
UV-VIS spectrophotometer	Scinco	S-3100
Xenon arc lamp	Thorlabs	SLS205	Fiber adapter was removed