Внутримолекулярный перенос протона в возбужденном состоянии - Википедия - Excited state intramolecular proton transfer

Внутримолекулярный перенос протона в возбужденном состоянии (ESIPT) - это процесс, в котором возбужденный молекулы расслабляют свою энергию через таутомеризация путем передачи протоны. Некоторые виды молекул могут иметь разные таутомеры с минимальной энергией в разных электронные состояния, и если молекулярная структура таутомера с минимальной энергией в возбужденном состоянии представляет собой геометрию с переносом протона между соседними атомами, перенос протона в возбужденном состоянии может происходить. Таутомеризация часто принимает форму кето-енольная таутомерия.

Характеристика

Поскольку геометрия с переносом протона обычно представляет собой таутомер с минимальной энергией только в возбужденном состоянии и относительно нестабильный в основном состоянии, молекулы, которые имеют характер ESIPT, могут показывать чрезвычайно большие Стоксов сдвиг чем обычно флуоресцентный молекулы, или демонстрируют двойную флуоресценцию: более коротковолновая происходит от исходного таутомера, а более длинноволновая - от таутомера, перенесенного протонами.[1] Однако есть некоторые исключительные случаи, когда молекулы ESIPT не имеют двойной люминесценции или значительно смещенного в красную область излучения таутомера, перенесенного протоном, по разным причинам.[2][3][4]

Скорость процесса ESIPT может замедлиться на дейтерий замещение водорода, который переносится в ESIPT, потому что дейтерирование значительно увеличивает только массу переносимого, но не меняет электростатический потенциал в молекуле существенно.[5] Однако величина изменения скорости может находиться в диапазоне 1 ~ 50, в зависимости от формы и размера поверхностей потенциальной энергии молекулы.[6]

Заявление

Основываясь на том, что молекулы обычно имеют необычно большие размеры. Стоксов сдвиг когда возникает ESIPT, были разработаны различные приложения с использованием флуоресценции со смещением в красную область. Приложения включают включение фотолюминесценция датчик[7] фотохромный, неразрушающая оптическая память,[8] и материалы, излучающие белый свет.[9]

Рекомендации

  1. ^ Чжао, Цзяньчжан; Джи, Шаомин; Чен, Инхуэй; Го, Хуйминь; Ян, Пей (2012). «Внутримолекулярный перенос протона в возбужденном состоянии (ESIPT): от основной фотофизики до разработки новых хромофоров и применения в флуоресцентных молекулярных пробах и люминесцентных материалах». Phys. Chem. Chem. Phys. 14 (25): 8803–8817. Дои:10.1039 / C2CP23144A. PMID  22193300.
  2. ^ Инь, повесить; Ли, Хуэй; Ся, Гоминь; Руан, Ченгян; Ши, Инь; Ван, Хунмин; Цзинь, Минсин; Дин, Даджун (21 января 2016 г.). «Новое нефлуоресцентное явление внутримолекулярного переноса протона в возбужденном состоянии, вызванное внутримолекулярными водородными связями: экспериментальное и теоретическое исследование». Научные отчеты. 6 (1): 19774. Дои:10.1038 / srep19774. ЧВК  4726414. PMID  26790961.
  3. ^ Хан, Ги Рим; Хван, Дойк; Ли, Сынхун; Ли, Чон У; Лим, Ынхак; Хо, Джиён; Ким, Сон Гын (20 июня 2017 г.). «Новый свет на старую молекулу: хинофталон демонстрирует необычный внутримолекулярный перенос протона из возбужденного состояния N-to-O (ESIPT) между фотобазами». Научные отчеты. 7 (1): 3863. Дои:10.1038 / s41598-017-04114-9. ЧВК  5478638. PMID  28634405.
  4. ^ Английский, Д. С .; Zhang, W .; Kraus, G.A .; Петрич, Дж. У. (апрель 1997 г.). "Фотофизика возбужденного состояния гиперицина и его гексаметокси-аналога: внутримолекулярный перенос протона как безызлучательный процесс в гиперицине". Журнал Американского химического общества. 119 (13): 2980–2986. Дои:10.1021 / ja962476h.
  5. ^ Флом, Стивен Р .; Барбара, Пол Ф. (октябрь 1985 г.). «Перенос протона и водородная связь во внутреннем превращении антрахинонов S1». Журнал физической химии. 89 (21): 4489–4494. Дои:10.1021 / j100267a017.
  6. ^ Агмон, Ноам (январь 2005 г.). «Элементарные шаги в переносе протона в возбужденном состоянии». Журнал физической химии A. 109 (1): 13–35. Дои:10.1021 / jp047465m. PMID  16839085.
  7. ^ Чен, Вэй-Хуа; Син, Ю; Панг, И (18 марта 2011 г.). "Высокоселективный датчик пирофосфата на основе включения ESIPT в воде". Органические буквы. 13 (6): 1362–1365. Дои:10.1021 / ol200054w. PMID  21338073.
  8. ^ Лим, Сон-Чжон; Со, Чангвон; Пак, Су Ён (ноябрь 2006 г.). «Фотохромное переключение флуоресценции с внутримолекулярным переносом протонов в возбужденном состоянии (ESIPT): уникальный путь к высококонтрастному переключению памяти и неразрушающему считыванию». Журнал Американского химического общества. 128 (45): 14542–14547. Дои:10.1021 / ja0637604. PMID  17090038.
  9. ^ Парк, Санхюк; Квон, Джи Эон; Ким, Се Хун; Со, Чангвон; Чунг, Кёнгун; Парк, Солнце-Янг; Чан, Ду-Чжон; Медина, Бегонья Милиан; Гершнер, Йоханнес; Пак, Су Ён (7 октября 2009 г.). «Молекула, излучающая белый свет: нарушение передачи энергии между составляющими излучающими центрами». Журнал Американского химического общества. 131 (39): 14043–14049. Дои:10.1021 / ja902533f. PMID  19480450.