Fotoizomerizace - Photoisomerization

Fotoizomerizace azobenzenu.[1]

v chemie, fotoizomerizace je forma izomerizace vyvolané fotoexcitací.[2] Obojstranná i nevratná fotografieizomerizace jsou známy. Termín „fotoizomerace“ se však obvykle týká reverzibilního procesu.

Aplikace

Fotoizomerizace sítnice oko umožňuje vidění.

Fotoizomerovatelné substráty byly prakticky použity například v pigmenty pro přepisovatelná CD, DVD, a 3D optické ukládání dat řešení. Kromě toho byl zájem o fotoizomerizovatelné molekuly zaměřen na molekulární zařízení, jako jsou molekulární spínače,[3][4] molekulární motory,[5] a molekulární elektronika.

Další třída zařízení, která používá proces fotoizomerizace, je jako aditivum v tekuté krystaly měnit jejich lineární a nelineární vlastnosti.[6] Díky fotoizomerizaci je možné vyvolat molekulární přeorientování v objemu tekutých krystalů, který se používá v holografie,[7] tak jako prostorový filtr[8] nebo optické přepínání.[9]

Metyl červená molekula. Běžné azobarvivo používané při dopingu z tekutých krystalů.

Příklady

Azobenzeny,[1] stilbeny,[10] spiropyrany,[11] jsou prominentní třídy sloučenin, které podléhají fotoizomerismu.

Fotoizomerizace norbornadienu na kvadricyklan.

V přítomnosti katalyzátoru norbornadiene převádí na čtyřkolka přes ~ 300 nm UV záření . Když se převede zpět na norbornadien, uvolní se energie kmene quadryicyclane ve formě tepla (ΔH = -89 kJ / mol). Tato reakce byla navržena k uložení solární energie (fotočarodějnice ).[12]

Fotoizomerizační chování lze zhruba rozdělit do několika tříd. Dvě hlavní třídy jsou trans-cis (nebo 'E-'Z) konverze a přechod mezi otevřeným a uzavřeným kruhem. Mezi příklady prvního patří stilben a azobenzen. Tento typ sloučenin má dvojnásobek pouto a rotace nebo inverze kolem dvojné vazby poskytuje izomerizaci mezi těmito dvěma stavy.[13] Mezi příklady patří fulgide a diarylethenu. Tento typ sloučenin podléhá štěpení vazby a vytváření vazby po ozáření konkrétními vlnovými délkami světla. Ještě další třída je di-pi-metan přesmyk.

Koordinační chemie

Mnoho komplexů je často fotocitlivých a mnoho z těchto komplexů prochází fotoizomerací.[14] Jedním z případů je konverze bezbarvých cis-bis (trifenylfosfin) chlorid platiny na žlutý trans izomer.

Fotoizomerizace PtCl2(PPh3)2.

Nějaký koordinační komplexy po osvětlení podstoupí změnu ve svém stavu otáčení, tj. jsou fotocitlivé spin crossover komplexy.[15]

Světlem indukovaný spin-crossover [Fe (pyCH2NH2)3]2+, který přepíná z vysokých a nízkých otáček.

Viz také

Reference

  1. ^ A b Natansohn, Almeria; Rochon, Paul (2002). "Pohyby vyvolané fotosyntézou v polymerech obsahujících azo". Chemické recenze. 102 (11): 4139–4176. doi:10.1021 / cr970155y. PMID  12428986.
  2. ^ "Fotoizomerizace". IUPAC Kompendium chemické terminologie. 2009. doi:10.1351 / zlatá kniha.P04622. ISBN  978-0-9678550-9-7.
  3. ^ Mammana, A .; et al. (2011). „Chiroptický fotopřepínatelný komplex DNA“ (PDF). Journal of Physical Chemistry B. 115 (40): 11581–11587. doi:10.1021 / jp205893y. PMID  21879715.
  4. ^ Mokdad, A; Belof, J; Yi, S; Shuler, S; McLaughlin, M; Space, B; Larsen, R (2008). "Photophysical Studies of the Trans to Cis Isomerization of the Push-Pull Molecule: 1- (Pyridin-4-yl) -2- (N-methylpyrrol-2-yl) ethene (mepepy)". Journal of Physical Chemistry B. 112 (36): 8310–8315. Bibcode:2008JPCA..112,8310M. doi:10.1021 / jp803268r. PMID  18700732.
  5. ^ Vachon, J .; et al. (2014). „Ultrarychlý povrchově vázaný fotoaktivní molekulární motor“. Fotochemické a fotobiologické vědy. 13 (2): 241–246. doi:10.1039 / C3PP50208B. PMID  24096390.
  6. ^ Janossy, I .; Szabados, L. (1. října 1998). „Optická změna orientace nematických kapalných krystalů v přítomnosti fotoizomerizace“. Fyzický přehled E. 58 (4): 4598. Bibcode:1998PhRvE..58,4598J. doi:10.1103 / PhysRevE.58.4598.
  7. ^ Chen, Alan G; Brady, David J (1992). „Holografie v reálném čase v kapalných krystalech dopovaných azobarvivem“. Optická písmena. 17 (6): 441–3. Bibcode:1992OptL ... 17..441C. doi:10.1364 / OL.17.000441. PMID  19784354.
  8. ^ Kato, Jun-ichi; Yamaguchi, Ichirou (1996). "Nelineární prostorová filtrace s buňkou z tekutých krystalů dopovaných barvivem". Optická písmena. 21 (11): 767–769. Bibcode:1996OptL ... 21..767K. doi:10,1364 / OL.21.000767. PMID  19876152.
  9. ^ Malý, Kenneth E; Hůlka, Michael D (2002). "Bistabilní feroelektrický fotočlánek z tekutých krystalů spouštěný dopantem dithienylethenu". Journal of the American Chemical Society. 124 (27): 7898–7899. doi:10.1364 / OPEX.13.002358. PMID  19495125.
  10. ^ Waldeck, David H. (1991). "Dynamika fotoizomerace stilbenů". Chemické recenze. 91 (3): 415–436. doi:10.1021 / cr00003a007.
  11. ^ Klajn, Rafal (2014). „Spiropyranové dynamické materiály“. Chem. Soc. Rev. 43 (1): 148–184. doi:10.1039 / C3CS60181A. PMID  23979515.
  12. ^ Dubonosov, Alexander D .; Bren, Vladimir A .; Chernoivanov, V. A. (2002). „Norbornadiene – quadricyclane jako abiotický systém pro skladování sluneční energie“. Ruské chemické recenze. 71 (11): 917–927. Bibcode:2002RuCRv..71..917D. doi:10.1070 / RC2002v071n11ABEH000745.
  13. ^ Kazem-Rostami, Masoud; Achmedov, Novruz G .; Faramarzi, Sadegh (2019). "Spektroskopické a výpočetní studie fotoizomerizace". Journal of Molecular Structure. 1178: 538–543. Bibcode:2019JMoSt1178..538K. doi:10.1016 / j.molstruc.2018.10.071.
  14. ^ D. M. Roundhill (1994). Fotochemie a fotofyzika kovových komplexů. Springer. ISBN  978-1-4899-1495-8.
  15. ^ Gã¼Tlich, P. (2001). Msgstr "Fotoswitchovatelné koordinační sloučeniny". Recenze koordinační chemie. 219–221: 839–879. doi:10.1016 / S0010-8545 (01) 00381-2.