Предиктивное моделирование фотохромизма дифильных спиронафтоксазинов в органических растворителях

Обложка

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В настоящей работе представлены результаты квантово-химического моделирования и экспериментального изучения оптических свойств дифильных спиронафтоксазинов в органических растворителях. Впервые разработана предиктивная модель для расчета спектральных характеристик фотохромов данного класса. Показано, что учет многоконфигурационного взаимодействия методом CASSCF позволяет получать информацию о комплексной природе фотоиндуцированных электронных переходов в спиронафтоксазинах.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ю. М. Селивантьев

РХТУ им. Д.И. Менделеева; ИФХЭ РАН

Email: raitman.o.a@muctr.ru
Россия, Миусская пл., 9, Москва, 125047; Ленинский пр., 31, корп. 4, Москва, 119071

Н. Ю. Спицын

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Email: raitman.o.a@muctr.ru
Россия, Миусская пл., 9, Москва, 125047

А. Н. Морозов

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Email: raitman.o.a@muctr.ru
Россия, Миусская пл., 9, Москва, 125047

В. С. Митянов

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Email: raitman.o.a@muctr.ru
Россия, Миусская пл., 9, Москва, 125047

А. В. Кутасевич

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Email: raitman.o.a@muctr.ru
Россия, Миусская пл., 9, Москва, 125047

В. А. Новикова

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Email: raitman.o.a@muctr.ru
Россия, Миусская пл., 9, Москва, 125047

О. А. Райтман

РХТУ им. Д.И. Менделеева; ИФХЭ РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: raitman.o.a@muctr.ru
Россия, Миусская пл., 9, Москва, 125047; Ленинский пр., 31, корп. 4, Москва, 119071

Список литературы

  1. Cusido J., Deniz E., Raymo F.M. // European J. Org. Chem. 2009. V. 2009. № 13. P. 2031.
  2. Zhang J., Zou Q., Tian H. // Advanced Materials. 2013. V. 25. № 3. P. 378.
  3. Berkovic G., Krongauz V., Weiss V. // Chem. Rev. 2000. V. 100, № 5. P. 1741–1754.
  4. Minkin V.I. // Chem. Rev. 2004. V. 104. № 5. P. 2751.
  5. Minkin V.I. // Molecular Switches. V. 1 / Eds B.L. Feringa, W.R. Browne. Wiley, 2011. P. 37.
  6. Jeong Y.J. et al. // J. Mater. Chem. C. 2016. V. 4. № 23. P. 5398.
  7. Suzuki M.-A. et al. // Molecular Crystals and Liquid Crystals Science and Technology. Section A. Molecular Crystals and Liquid Crystals. 1994. V. 246. № 1. P. 389.
  8. Frolova L.A. et al. // J. Mater. Chem. C. 2015. V. 3. № 44. P. 11675.
  9. Minkovska S. et al. // ACS Omega. 2024. V. 9. № 4. P. 4144.
  10. Xia H., Xie K., Zou G. // Molecules. 2017. V. 22. № 12. 2236.
  11. Klajn R. // Chem. Soc. Rev. 2014. V. 43. № 1. P. 148.
  12. Min Y. et al. // Polym. Chem. 2023. V. 14. № 7. P. 888.
  13. Klajn R., Stoddart J.F., Grzybowski B.A. // Chem. Soc. Rev. 2010. V. 39. № 6. P. 2203.
  14. Zhang D. et al. // Soft. Matter. 2019. V. 15. № 18. P. 3740.
  15. Jonsson F. et al. // Langmuir. 2013. V. 29. № 7. P. 2099.
  16. Malinčík J. et al. // J. Mol. Liq. 2022. V. 346. 117842.
  17. Ivashenko O. et al. // Langmuir. 2013. V. 29. № 13. P. 4290.
  18. Garling T. et al. // Journal of Physics Condensed Matter. Institute of Physics Publishing. 2017. V. 29. № 41. 414002.
  19. Tachibana H., Yamanaka Y., Matsumoto M. // J. Mater. Chem. 2002. V. 12. № 4. P. 938.
  20. Laurent A.D., Adamo C., Jacquemin D. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2014. V. 16. № 28. P. 14334.
  21. Rostovtseva I.A. et al. // J. Mol. Struct. 2017. V. 1145. P. 55.
  22. Liu X. et al. // Struct. Chem. 2022. V. 33. № 4. P. 1355.
  23. Chernyshev A.V. et al. // Dyes and Pigments. 2014. V. 111. P. 108.
  24. Finnerty J.J., Koch R. // J. Phys. Chem. A. 2010. V. 114. № 1. P. 474–480.
  25. Fabian J. // Dyes and Pigments. 2010. V. 84. № 1. P. 36.
  26. Guillaume M., Champagne B., Zutterman F. // J. Phys. Chem. A. 2006. V. 110. № 48. P. 13007.
  27. Liu F., Morokuma K. // J. Am. Chem. Soc. 2013. V. 135. № 29. P. 10693.
  28. Liu F. et al. // J. Chem. Theory Comput. 2013. V. 9. № 10. P. 4462.
  29. Khairutdinov R.F. et al. // J. Am. Chem. Soc. 1998. V. 120. № 49. P. 12707.
  30. Voloshin N.A. et al. // Russian Chemical Bulletin. 2003. V. 52. № 5. P. 1172.
  31. Weigend F., Ahlrichs R. // Physical Chemistry Chemical Physics. 2005. V. 7. № 18. 3297.
  32. Neese F. et al. // Chem. Phys. 2009. V. 356. № 1–3. P. 98.
  33. Grimme S. et al. // J. Chem. Phys. 2021. V. 154. № 6. 064103.
  34. Grimme S. et al. // J. Chem. Phys. 2010. V. 132. № 15. 154104.
  35. Grimme S., Ehrlich S., Goerigk L. // J. Comput. Chem. 2011. V. 32. № 7. P. 1456.
  36. Barone V., Cossi M. // J. Phys. Chem A. 1998. V. 102. № 11. P. 1995.
  37. Neese F. // WIREs Computational Molecular Science. 2012. V. 2. № 1. P. 73.
  38. Neese F. // WIREs Computational Molecular Science. 2018. V. 8. № 1. e1327.
  39. Selivantev Yu. M. et al. // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2024. V. 60. № 1. P. 110.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Схема фотохромизма спиронафтоксазинов.

Скачать (90KB)
3. Рис. 2. Различные типы закрытых и открытых конформаций спиронафтоксазинов: а- закрытые цис- и транс-формы; б- переход между ТТС- и СТС-конформациями мероцианиновой формы.

Скачать (179KB)
4. Рис. 3. Структуры дифильных спиронафтоксазинов.

Скачать (296KB)
5. Рис. 4. Спектры соединений I–V в ацетонитриле (а), спектры дифильного незамещенного спиронафтоксазина II в различных растворителях (б).

Скачать (331KB)
6. Рис. 5. Экспериментальный (1) и расчетный (2) спектр соединения I в конформации ТТС с указанием электронных переходов (вертикальные линии). Растворитель – ацетонитрил.

Скачать (148KB)
7. Рис. 6. Орбитали, участвующие в электронных переходах основной полосы открытых спиронафтоксазинов: а – n-орбиталь (НЭП атома азота); б – π-связывающая орбиталь; в – π*-разрыхляющая орбиталь.

Скачать (279KB)
8. Рис. 7. а – Экспериментальный (1) и расчетный (2) спектры соединения I в конформации ТТС с указанием электронных переходов (вертикальные линии); растворитель – ацетонитрил; б – π*-орбиталь, участвующая во всех переходах; в – связывающая орбиталь основного π–π*-перехода; г – несвязывающая орбиталь n–π*-перехода: д – связывающая орбиталь дополнительного π–π*-перехода с переносом заряда.

Скачать (701KB)
9. Рис. 8. Отклонение расчетных длин волн поглощения от экспериментальных для соединений I–V в различных растворителях.

Скачать (391KB)

© Российская академия наук, 2025