Bestemmelse af fotoisomeriseringskvanteudbyttet af en hydrazone-fotoswitch

Fotoisomeriseringskvanteudbytte er en grundlæggende fotofysisk egenskab, der skal bestemmes nøjagtigt i undersøgelsen af nyudviklede fotoswitches. Her beskriver vi et sæt procedurer til måling af fotoisomeriseringskvanteudbyttet af en fotokromisk hydrazon som en model bitable fotoswitch.

Fotoswitching organiske molekyler, der gennemgår lysdrevne strukturelle transformationer, er nøglekomponenter til at konstruere adaptive molekylære systemer, og de anvendes i en lang række applikationer. I de fleste undersøgelser, der anvender fotoswitches, er flere vigtige fotofysiske egenskaber såsom maksimale bølgelængder af absorption og emission, molær dæmpningskoefficient, fluorescenslevetid og fotoisomeriseringskvanteudbytte omhyggeligt bestemt til at undersøge deres elektroniske tilstande og overgangsprocesser. Måling af fotoisomeriseringskvanteudbyttet, effektiviteten af fotoisomerisering i forhold til de absorberede fotoner, i en typisk laboratorieindstilling er imidlertid ofte kompliceret og tilbøjelig til fejl, fordi det kræver implementering af strenge spektroskopiske målinger og beregninger baseret på en passende integrationsmetode. Denne artikel introducerer et sæt procedurer til måling af fotoisomeriseringskvanteudbyttet af en bistabil fotoskontakt ved hjælp af en fotokromisk hydrazon. Vi forventer, at denne artikel vil være en nyttig vejledning til undersøgelse af bistabile fotoswetches, der i stigende grad udvikles.

Fotokromiske organiske molekyler har tiltrukket sig stor opmærksomhed i en lang række videnskabelige discipliner, da lys er en unik stimulus, der kan drive et system væk fra dets termodynamiske ligevægt ikke-invasivt¹. Bestråling af lys med passende energier muliggør strukturel modulering af fotoswitches med høj spatiotemporal præcision ^2,3,4. Takket være disse fordele er forskellige typer fotoswitches baseret på konfigurationsisomerisering af dobbeltbindingerne (f.eks. Stilbenes, azobenzener, iminer, fumaramider, thioindigos) og ringåbning / lukning (....

1. ¹H NMR-spektrumanskaffelse i fotostationær tilstand (PSS)

1. I et naturligt kvarts NMR-rør indeholdende 4,2 mg (0,01 mmol) hydrazonafbryder 1 tilsættes 1,0 ml deuteret dimethylsulfoxid (DMSO-d ₆). Overfør halvdelen af opløsningen til et andet NMR-rør.
2. Placer et af NMR-rørene 1 cm foran en Xenon-lysbuelampe udstyret med et 436 nm båndpasfilter. Start bestråling til NMR-prøven, og optag et ^{NMR-spektrum på 1}time hver d.......

Ved bestråling af 1 i et NMR-rør med 436 nm lys (Z:E = 54:46 i den indledende tilstand) øges andelen af 1-E på grund af den dominerende Z-til-E-isomerisering af hydrazon C = N-bindingen (figur 1). Det isomere forhold kan let opnås ud fra de relative signalintensiteter for forskellige isomerer i ¹H NMR-spektret (figur 2). Efter 5 dages bestråling ved 436 nm når prøven PSS ind.......

Forskellige strategier til at indstille fotoswørernes spektrale og skiftende egenskaber er blevet udviklet, og registret over fotoswiste vokser hurtigt²⁸. Det er derfor afgørende at bestemme deres fotofysiske egenskaber korrekt, og vi forventer, at de metoder, der er opsummeret i denne artikel, vil være en nyttig vejledning til eksperimenter. Forudsat at den termiske afslapningshastighed er meget langsom ved stuetemperatur, tillader måling af PSS-sammensætninger ved forskellige bestrålingsb?.......

Dette arbejde blev støttet af Chung-Ang University Research Grants i 2019 og National Research Foundation of Korea (NRF-2020R1C1C1011134).