Bestimmung der Photoisomerisierungsquantenausbeute eines Hydrazon-Photoschalters

Die Photoisomerisierungsquantenausbeute ist eine grundlegende photophysikalische Eigenschaft, die bei der Untersuchung neu entwickelter Photoschalter genau bestimmt werden sollte. Hier beschreiben wir eine Reihe von Verfahren zur Messung der Photoisomerisierungsquantenausbeute eines photochromen Hydrazons als bistabilen Modell-Photoschalter.

Photoschaltende organische Moleküle, die lichtgetriebene Strukturtransformationen durchlaufen, sind Schlüsselkomponenten für die Konstruktion adaptiver molekularer Systeme und werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. In den meisten Studien mit Photoschaltern werden mehrere wichtige photophysikalische Eigenschaften wie maximale Wellenlängen der Absorption und Emission, molare Dämpfungskoeffizient, Fluoreszenzlebensdauer und Photoisomerisierungsquantenausbeute sorgfältig bestimmt, um ihre elektronischen Zustände und Übergangsprozesse zu untersuchen. Die Messung der Photoisomerisierungsquantenausbeute, der Effizienz der Photoisomerisierung in Bezug auf die absorbierten Photonen, in einer typischen Laborumgebung ist jedoch oft kompliziert und fehleranfällig, da sie die Durchführung strenger spektroskopischer Messungen und Berechnungen auf der Grundlage einer geeigneten Integrationsmethode erfordert. Dieser Artikel stellt eine Reihe von Verfahren zur Messung der Photoisomerisierungsquantenausbeute eines bistabilen Photoschalters mit einem photochromen Hydrazon vor. Wir gehen davon aus, dass dieser Artikel ein nützlicher Leitfaden für die Untersuchung von bistabilen Fotoschaltern sein wird, die zunehmend entwickelt werden.

Photochrome organische Moleküle haben in einer Vielzahl von wissenschaftlichen Disziplinen beträchtliche Aufmerksamkeit erregt, da Licht ein einzigartiger Reiz ist, der ein System nicht-invasiv aus seinem thermodynamischen Gleichgewicht treiben kann¹. Die Bestrahlung von Licht mit geeigneten Energien ermöglicht die strukturelle Modulation von Photoschaltern mit hoher raumzeitlicher Präzision ^2,3,4. Dank dieser Vorteile wurden verschiedene Arten von Photoschaltern, die auf der Konfigurationsisomerisierung der Doppelbindungen (z. B. Stilbene, Azobenzene,....

1. ¹H NMR-Spektrumerfassung im photostationären Zustand (PSS)

1. In einem natürlichen Quarz-NMR-Röhrchen, das 4,2 mg (0,01 mmol) Hydrazonschalter 1 enthält, fügen Sie 1,0 ml deuteriertes Dimethylsulfoxid (DMSO-d ₆₎ hinzu. Übertragen Sie die Hälfte der Lösung in eine andere NMR-Röhre.
2. Platzieren Sie eine der NMR-Röhren 1 cm vor einer Xenon-Bogenlampe, die mit einem 436-nm-Bandpassfilter ausgestattet ist. Beginnen Sie mit der Bestra.......

Bei Bestrahlung von 1 in einer NMR-Röhre mit 436 nm Licht (Z:E = 54:46 im Ausgangszustand) steigt der Anteil von 1-E aufgrund der dominanten Z-zu-E-Isomerisierung der Hydrazon-C=N-Bindung an (Abbildung 1). Das isomere Verhältnis kann leicht aus den relativen Signalintensitäten verschiedener Isomere im ^{1-H-NMR-Spektrum}erhalten werden (Abbildung 2). Nach 5 Tagen Bestrahlung bei 436.......

Verschiedene Strategien zur Abstimmung der Spektral- und Schalteigenschaften von Photoschaltern wurden entwickelt, und das Register der Photoschalter erweitert sich schnell²⁸. Es ist daher entscheidend, ihre photophysikalischen Eigenschaften korrekt zu bestimmen, und wir gehen davon aus, dass die in diesem Artikel zusammengefassten Methoden ein hilfreicher Leitfaden für Experimentatoren sein werden. Unter der Voraussetzung, dass die thermische Relaxationsrate bei Raumtemperatur sehr langsam ist, .......

Diese Arbeit wurde 2019 durch die Chung-Ang University Research Grants und die National Research Foundation of Korea (NRF-2020R1C1C1011134) unterstützt.