Bestimmung der Photoisomerisierungsquantenausbeute eines Hydrazon-Photoschalters

Zusammenfassung

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.

Zusammenfassung

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.

Einleitung

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,....

Protokoll

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 Bestrahlung der NMR-Probe und zeichnen Sie jeden Tag ein 1-H-NMR-Spektrum auf, bis sich die Spektren nicht ändern, wenn Schalter ¹PSS erreicht.

Ergebnisse

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 nm.......

Diskussion

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, e.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
1,10-Phenanthrolin	Sigma-Aldrich	131377-2.5G
340 nm Bandpassfilter, 25 mm Durchmesser, 10 nm FWHM	Edmund Optics	#65-129
436 nm Bandpassfilter, 25 mm Durchmesser, 10 nm FWHM	Edmund Optics	#65-138
Wasserfreies Natriumacetat	Alfa aesar	A13184.30
Dimethylsulfoxid	Samchun	D1138
Dimethylsulfoxid-d6	Sigma-Aldrich	151874-25g
Gemini 2000; 300 MHz NMR-Spektrometer	Varian
H2SO4	Duksan	235
Heizbad	JeioTech	CW-05G
MestReNova 14.1.1	Mestrelab Research S.L., https://mestrelab.com/
	Norell	S-5-200-QTZ-7
Kaliumferrioxalat-Trihydrat	Alfa aesar	31124.06
Quarz-Absorptionszelle	Hellma	HE.110.QS10
UV-VIS-Spektralphotometer	Scinco	S-3100
Xenon-Bogenlampe	Thorlabs	SLS205	Glasfaseradapter wurde entfernt

Natürliches Quarz-NMR-Rohr