ФОТОХРОМНЫЕ ГИБРИДНЫЕ ХРОМЕНЫ С ОБРАТИМОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ ФЛУОРЕС-ЦЕНЦИИ НА ОСНОВЕ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ ГЕТЕРОЦИКЛОВ
Аннотация
Исследована реакцuя бензокумарина, содержащего свободную гидроксильную группу, который является бензологом хорошо известного люминофора – бета-4-метилумбелиферона с 1,1-дифенил-2-пропин-1-олом в результате которой сuнтезuровано новое гибридное соединение, обладающее одновременно фотохромными u люмuнесцентными свойствами. Структура полученного соединения включает два аннелированных фрагмента – фотохромный нафтопирановый и флуоресцирующий кумариновый. Линейный бензокумарин, как исходное соединение для получения фотохрома, образуется в условиях реакции Пехмана при взаимодействии 2,7-дигидроксинафталина с ацетоуксусным эфиром в растворе 80% серной кислоты наряду с еще двумя сопродуктами – ангулярными бензохромоном и бензокумарином. Каждый из продуктов выделен как индивидуальное соединение методом колоночной хроматографии. Выделение продуктов стало возможным лишь после получения их гексиловых эфиров при обработке смеси продуктов иодистым гексилом, хроматографической очисткой полученных эфиров с последующим деалкилированием каждого плавом смеси хлористого натрия и хлористого алюминия. Вторая стадия заключалась во взаимодействии гидроксибензокумарина и пропинола в дихлорэтане в присутствии пиридиний трифторметансулфоната в качестве катализатора и триметилортоформиата в качестве дегидратирующего агента. Спектр поглощения мероцианиновой формы синтезированного гибридного соединения имеет широкий пик с максимумом полосы поглощения при 442 нм. При облучении, флуоресценция исходной (закрытой) формы уменьшается с максимумом полосы флуоресценции при 456 нм. При темновой релаксации происходит увеличение интенсивности флуоресценции с одновременным уменьшением оптической плотности в области 400-600 нм. При этом оптическая плотность и флуоресценция выходят на плато, не достигнув исходных значений. Такие структуры обладают свойствами, позволяющими влиять на флуоресценцию посредством фотохромных превращений в молекуле. Подобная фотоиндуцированная модуляция флуоресценции могла бы привести к созданию оптических переключателей с высокой светочувствительностью. Модуляцию интенсивности флуоресценции можно объяснить, как фотоиндуцированным изменением концентрации флуоресцирующих молекул, так и фотоиндуцированным индуктивно-резонансным переносом энергий возбуждения от флуоресцирующих исходных молекул к фотоиндуцированным молекулам.
Литература
Van Gemert B. Organic Photochromic and Termochromic Compounds. Ed. Crano J.C., Gugliemetti R.J. Plenum Press, Ney York. 1999. V. 1. P.111-140.
Jia S., Fong W.-K., Grachem B., Boyd B.J. Chem. Mater. 2018. V. 30. N 9. P. 2873–2887. DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b00357.
Evans R.A., Hanley T.L., Skidmore M.A. Nature Materials. 2005. V. 4. P. 249–253.
Barachevsky V.A., Krayushkin M.M., Kiyko V.V. Photon-Working Switches. Eds. Y. Yokoyama, K. Nakatani (Springer Japan KK, 2017). P. 181–208. DOI: 10.1007/978-4-431-56544-4_9.
Zhang J., Tian H. Photochromic Materials. Ed.Tian H., Zhang J. Wiley-VCH. 2016. V. 10. P. 399–408. DOI: 10.1002/0783527683734.ch10.
Delaire J., Nacatani J. Cemical Revies. 2000. V. 100. N 5. P. 1817–1845.
Hepworth J.D., Gabbutt C.D., Heron B.M. Colour Science. Dye and Pigment Chem. Ed. University of Leeds UK. 1999. V. 1. P. 161–167.
Tanaka M., Ikeda T., Q. Xu, H., Ando Y. Shibutani M. Nakamura H. Sakamoto. J. Org. Chem. 2002. V. 67. P. 2223–232.
Gabbutt CD., Heron B.M., Instone A.C., Thomas D.A., Partington S.M., Hursthouse M.B. Eur. J. Org. Chem. 2003. P. 1220–1228.
Gabbutt CD., Hepworth J.D., Heron B.M., Partington S.M. Dyes and Pigments. 2000. V. 47. P. 3–8.
Carvalho L.M., Silva A.M., Martins CI., Coelho P.J. Tetrahedron Lett. 2003. V. 44. Р. 1903–1907.
Queiroz M.-J.R.P., Plasencia P.M.S., Dubest R., Aubard J., Guglielmetti R. Tetrahedron. 2003. V. 59. P. 2567–2573.
Tanaka K., Aoki H., Hosomi H. Ohba S. Org. Lett. 2000. V. 2. P. 2133–2138.
Zhao W., Carreira E.M. Org. Lett. 2003. N 5. P. 4153– 4158.
Queiroz M.-J.R., Dubest R., Aubard J., Faure R., Guglielmetti R. Dyes and Pigments. 2000. V. 47. P. 2192–2198.
Горелик А.М., Венидиктова О.В., Айт О.А., Барачевский В.А. Рос. хим. ж. 2020. Т. 64. № 3. С. 50–54. DOI: 10.6060/rcj.2020643.5. Gorelik A.M., Venidiktova O.V., Ait A.O., Barachevsky V.A. Russian Journal of General Chemistry. 2021. V. 91. N 12. P. 2656–2659. DOI: 10.1134/S1070363221120380.
Горелик А.М., Венидиктова О.В., Айт А.О., Барачевский В.А. Фотохромные гибридные соединения с фотоиндуцированрной модуляцией флуоресценции. Тез. докл. XIII Научн. конф. "Технологии и материалы для экстремальных условий». Изд-во МЦАИ РАН. 2018. C. 28–34. DOI: 10.26103/MZ.2019.27.83.003. Gorelik A.M., Venidiktova O.V., Ajt A.O., Barachevskij V.A. Fotohromnye gibridnye soedineniya s fotoinducirovanrnoj modulyaciej fluorescencii. Tez. dokl. XIII Nauchn. konf. "Tekhnologii i materialy dlya ekstremal'nyh uslovij». Izd-vo MCAI RAN. 2018. P. 28–34 (in Russian).
Венидиктова О.В., Горелик А.М., Кошкин А.В., Барачевский В.А. Оптика и спектроскопия. 2022. Т. 130. С. 623–626. DOI: 10.21883/OS.2022.05.52414.5-22. Venidiktova O.V., Gorelik A.M., Koshkin A.V., Barachevskij V.A. Optics and Spectroscopy. 2022. V. 130. P. 623–626 (in Russian).
