Bestämning av fotoisomerisationskvantutbytet för en Hydrazone Photoswitch

Fotoisomerisationskvantutbyte är en grundläggande fotofysisk egenskap som bör bestämmas exakt vid undersökning av nyutvecklade fotowitchar. Här beskriver vi en uppsättning procedurer för att mäta fotoisomerisationskvantutbytet för en fotokrom hydrazon som en modellbistababel fotoswitch.

Fotoswitching organiska molekyler som genomgår ljusdrivna strukturella omvandlingar är nyckelkomponenter för att konstruera adaptiva molekylära system, och de används i en mängd olika applikationer. I de flesta studier som använder fotowitchar bestäms flera viktiga fotofysiska egenskaper såsom maximala våglängder för absorption och emission, molär dämpningskoefficient, fluorescenslivslängd och fotoisomerisationskvantutbyte noggrant för att undersöka deras elektroniska tillstånd och övergångsprocesser. Mätning av fotoisomerisationskvantutbytet, effektiviteten av fotoisomerisation med avseende på de absorberade fotonerna, i en typisk laboratorieinställning är emellertid ofta komplicerad och benägen för fel eftersom det kräver implementering av rigorösa spektroskopiska mätningar och beräkningar baserade på en lämplig integrationsmetod. Denna artikel introducerar en uppsättning procedurer för att mäta fotoisomerisationskvantutbytet för en bistabil fotoswitch med hjälp av en fotokrom hydrazon. Vi förväntar oss att den här artikeln kommer att vara en användbar guide för undersökning av bistabla fotoswitchar som utvecklas alltmer.

Fotokroma organiska molekyler har väckt stor uppmärksamhet inom ett brett spektrum av vetenskapliga discipliner eftersom ljus är en unik stimulans som kan driva ett system bort från dess termodynamiska jämvikt icke-invasivt¹. Bestrålning av ljus med lämpliga energier möjliggör strukturell modulering av fotoswitchar med hög spatiotemporal precision ^2,3,4. Tack vare dessa fördelar har olika typer av fotoswitchar baserade på konfigurationsisomerisation av dubbelbindningarna (t.ex. stilbenes, azobensener, iminer, fumaramider, tioindigos) och ringöppning/fö....

1. ¹H NMR-spektrumförvärv vid fotostationärt tillstånd (PSS)

1. I ett naturligt NMR-rör av kvarts innehållande 4,2 mg (0,01 mmol) hydrazonbrytare 1 tillsätt 1,0 ml deuterad dimetylsulfoxid (DMSO-d ₆). Överför hälften av lösningen till ett annat NMR-rör.
2. Placera ett av NMR-rören 1 cm framför en Xenonbågslampa utrustad med ett 436 nm bandpassfilter. Börja bestrålningen till NMR-provet och registrera ett ¹H NMR-spek.......

Vid bestrålning av 1 i ett NMR-rör med 436 nm ljus (Z:E = 54:46 i initialt tillstånd) ökar andelen 1-E på grund av den dominerande Z-till-E-isomeriseringen av hydrazonen C=N-bindningen (Figur 1). Det isomera förhållandet kan lätt erhållas från de relativa signalintensiteterna hos distinkta isomerer i ¹H NMR-spektrumet (figur 2). Efter 5 dagars bestrålning vid 436 nm når .......

Olika strategier för att ställa in fotoswitches spektrala och växlande egenskaper har utvecklats, och registret över fotobrytare expanderar snabbt²⁸. Det är därför avgörande att korrekt bestämma deras fotofysiska egenskaper, och vi förväntar oss att de metoder som sammanfattas i den här artikeln kommer att vara en användbar guide till experimenter. Förutsatt att den termiska avslappningshastigheten är mycket långsam vid rumstemperatur, mätning av PSS-kompositioner vid olika bestr?.......

Detta arbete stöddes av Chung-Ang University Research Grants 2019 och National Research Foundation of Korea (NRF-2020R1C1C1011134).