ВЛИЯНИЕ РАСТВОРИТЕЛЯ И ПЕРИФЕРИЧЕСКОГО ЗАМЕЩЕНИЯ НА СПЕКТРАЛЬНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СВОБОДНЫХ ОСНОВАНИЙ И ПРОТОНИРОВАННЫХ ФОРМ КОРРОЛОВ

УДК 535.37+541.65+543.4

  • Шакель Антон Юрьевич − студент. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: a.shakel@mail.ru

  • Сохибова Анархан Мухфизуллокызы − студентка. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: anarxan.soxibova@bk.ru

  • Петрова Дарья Вадимовна − кандидат химических наук, научный сотрудник. Институт физики микроструктур РАН (603087, г. Нижний Новгород, ул. Академическая, 7, Российская Федерация); Ивановский государственный химико-технологический университет (153000, г. Иваново, пр-т Шереметевский, 7, Российская Федерация). E-mail: dar.isuct@yandex.ru

  • Семейкин Александр Станиславович − доктор химических наук, профессор. Ивановский государственный химико-технологический университет (153000, г. Иваново, пр-т Шереметевский, 7, Российская Федерация). E-mail: semeikin@isuct.ru

  • Крук Николай Николаевич − доктор физико-математических наук, доцент, заведующий кафедрой физики. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: m.kruk@belstu.by

Ключевые слова: коррол, периферическое замещение, протонирование, флуоресценция.

Для цитирования: Шакель А. Ю., Сохибова А. М., Петрова Д. В., Семейкин А. С., Крук Н. Н. Влияние растворителя и периферического замещения на спектрально-люминесцентные характеристики свободных оснований и протонированных форм корролов // Труды БГТУ. Сер. 3, Физико-математические науки и информатика. 2022. № 2 (260). С. 36–42. DOI: https://doi.org/10.52065/2520-6141-2022-260-2-36-42.

Аннотация

Методами абсорбционной и флуоресцентной спектроскопии изучены спектрально-люминесцентные характеристики свободных оснований и протонированных форм двух корролов, замещенных в Сb-положениях макроцикла алкильными группами. Исследованные соединения различаются архитектурой периферического замещения, которая позволяет управлять размерами ядра макроцикла посредством изменения длины связи С1–С19 в дипиррольном фрагменте. Изучена роль природы растворителя в формировании спектрально-люминесцентных характеристик. Установлено, что свободные основания корролов обнаруживают слабую сольватохромную зависимость, обусловленную универсальными взаимодействиями при сольватации. Обнаружено, что квантовый выход флуоресценции в апротонных растворителях выше, чем в протонном растворителе этаноле. При этом величина сдвига Стокса не изменяется, что указывает на отсутствие существенных различий в конформационной релаксации макроцикла при заселении S1-состояния. Явление объяснено смещением NH-таутомерного равновесия. При образовании протонированной формы наблюдается гипсохромный сдвиг полос поглощения в видимой области спектра и батохромный сдвиг полосы Соре, в отличие от корролов, замещенных арильными группами в Сm-положениях макроцикла, которые характеризуются существенными батохромными сдвигами всех полос поглощения при протонировании. Показано, что величина квантового выхода флуоресценции протонированной формы уменьшается, причем величина изменения зависит от архитектуры замещения. У коррола с большей длиной связи С1–С19 наблюдается падение в 4–5 раз, в то время как у коррола с меньшей длиной связи С1–С19 наблюдается только двукратное уменьшение. Различие предложено объяснить тем, что относительное увеличение вероятностей безызлучательных каналов дезактивации S1-состояния, вызванное ростом неплоскостных искажений при протонировании, в последнем случае меньше.

Список литературы

  1. Molecular Structures and Absorption Spectra Assignment of Corrole NH Tautomers / W. J. D. Beenken [et al.] // J. Phys. Chem., A. 2014. Vol. 118, no. 5. P. 862–871. DOI: 10.1021/jp411033h.
  2. Kruk M. M., Klenitsky D. V., Maes W. Molecular structure and conformation of free base corroles // Macroheterocycles. 2019. Vol. 12, no. 1. P. 58–67. DOI:10.6060/mhc190229k.
  3. Андрианов В. Г., Малкова О. В., Березин Д. Б. Кислотно-основные свойства порфиринов // Успехи химии порфиринов: в 5 т. / под ред. О. А. Голубчикова. СПб., 2001. Т. 3. С. 107–129.
  4. Электронные и стерические эффекты заместителей как способ управления свойствами тетрапиррольных макроциклов / С. Г. Пуховская [и др.] // Функциональные материалы на основе тетрапиррольных макрогетероциклических соединений / под. ред. О. И. Койфмана. М., 2019. С. 63–101.
  5. Solvent-Dependent Deprotonation of meso-Pyrimidinylcorroles: Absorption and Fluorescence Studies / M. M. Kruk [et al.] // Journal of Physical Chemistry, A. 2012. Vol. 116, no. 44. P. 10704–10711. DOI: 10.1021/jp305327c.
  6. How acidic corroles and why? / A. Mahammed [et al.]// Tetrahedr. Lett. 2003. Vol. 44. P. 2077–2079. DOI: 10.1016/S0040-4039(03)00174-6.
  7. Corrole NH Tautomers: Spectral Features and Individual Protonation / Yu. B. Ivanova [et al.] // Journal of Physical Chemistry, A. 2012. Vol. 116, no. 44. P. 10683–10694. DOI: 10.1021/jp305325e.
  8. Quantum chemical insights into the dependence of porphyrin basicity on the meso-aryl substituents: thermodynamics, buckling, reaction sites and molecular flexibility / M. Presselt [et al.] // Phys. Chem. Chem. Phys. 2015. Vol. 17, no. 21. P. 14096–14106. DOI: 10.1039/C5CP01808K.
  9. Kruk M. M., Starukhin A. S., Maes W. Influence of macrocycle protonation on the photophysical properties of porphyrins // Macroheterocycles. 2011. Vol. 4, no. 2. P. 69–79. DOI: 10.1002/chin.201204263.
  10. Крук Н. Н., Кленицкий Д. В., Маес В. Квантово-химическое исследование молекулярной структуры алкилированных корролов // Труды БГТУ. Сер. 3, Физ.-мат. науки и информатика. 2018. № 1. С. 36–42.
  11. Влияние молекулярной структуры на энергию нижних возбужденных электронных синглетных и триплетных состояний свободных оснований корролов / Н. Н. Крук [и др.] // Труды БГТУ. Сер. 3, Физ.-мат. науки и информатика. 2019. № 1. С. 20–26.
  12. Крук Н. Н., Кленицкий Д. В., Маес В. Исследование структурных факторов, определяющих основность алкилированных производных свободного основания коррола // Труды БГТУ. Сер. 3, Физ.-мат. науки и информатика. 2020. № 1. С. 32–47.
  13. Влияние асимметрии макроцикла на молекулярную структуру NH-таутомеров производных свободного снования коррола / Н. Н. Крук [и др.] // Труды БГТУ. Сер. 3, Физ.-мат. науки и информатика. 2022. № 1. С. 38–43. DOI: 10.52065/2520-6141-2022-254-1-38-43.
  14. Спектрально-люминесцентные свойства и NH-таутомерия свободных оснований алкилированных производных корролов / Ю. Х. Ажиб [и др.] // Журн. прикл. спектр. 2020. Т. 87, № 3. C. 377–385.
Поступила после доработки 13.05.2022