Фотоизомеризация - Photoisomerization

Фотоизомеризация азобензола.[1]

В химия, фотоизомеризация это форма изомеризация индуцированный фотовозбуждением.[2] И обратимое, и необратимое фотоизомеризации известны. Однако термин «фотоизомеризация» обычно относится к обратимому процессу.

Приложения

Фотоизомеризация сетчатка глаз позволяет видеть.

Фотоизомеризуемые подложки нашли практическое применение, например, в пигменты за перезаписываемые компакт-диски, DVD, и 3D оптическое хранилище данных решения. Кроме того, интерес к фотоизомеризуемым молекулам был направлен на молекулярные устройства, такие как молекулярные переключатели,[3][4] молекулярные моторы,[5] и молекулярная электроника.

Другой класс устройств, в которых используется процесс фотоизомеризации, представляет собой добавку в жидкие кристаллы изменять их линейные и нелинейные свойства.[6] За счет фотоизомеризации можно вызвать переориентацию молекул в объеме жидкого кристалла, что используется в голография,[7] в качестве пространственный фильтр[8] или оптическое переключение.[9]

Молекула метилового красного. Обычный азокраситель, используемый при легировании жидких кристаллов.

Примеры

Азобензолы,[1] стильбены,[10] спиропираны,[11] представляют собой известные классы соединений, подверженных фотоизомерии.

Фотоизомеризация норборнадиена в квадрициклан.

В присутствии катализатора норборнадиен превращается в квадрициклан через ~ 300 нм УФ-излучение . При преобразовании обратно в норборнадиен энергия деформации кольца квадрициклана высвобождается в виде тепла (ΔH = -89 кДж / моль). Эта реакция была предложена для хранения солнечная энергия (фотопереключатели ).[12]

Поведение фотоизомеризации можно условно разделить на несколько классов. Два основных класса: транс-цис (или 'E-'Z) преобразование и переход разомкнутого-замкнутого кольца. Примеры первого включают стильбен и азобензол. Этот вид соединений имеет двойную связь, а вращение или инверсия вокруг двойной связи обеспечивает изомеризацию между двумя состояниями.[13] Примеры последнего включают фулгид и дневник. Этот тип соединений претерпевает разрыв связи и образование связей при облучении светом определенной длины волны. Еще один класс - это ди-пи-метановая перегруппировка.

Координационная химия

Многие комплексы часто светочувствительны, и многие из этих комплексов подвергаются фотоизомеризации.[14] Один случай - это превращение бесцветного цис-бис (трифенилфосфин) хлорид платины к желтому транс-изомеру.

Фотоизомеризация PtCl2(PPh3)2.

Немного координационные комплексы претерпевают изменение своего спинового состояния при освещении, т.е. они являются светочувствительными спин кроссовер комплексы.[15]

Светоиндуцированный спин-кроссовер [Fe (pyCH2NH2)3]2+, который переключается с высокого и низкого вращения.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Натансон, Альмерия; Рочон, Пол (2002). «Фотоиндуцированные движения в азосодержащих полимерах». Химические обзоры. 102 (11): 4139–4176. Дои:10.1021 / cr970155y. PMID  12428986.
  2. ^ «Фотоизомеризация». Сборник химической терминологии ИЮПАК. 2009. Дои:10.1351 / goldbook.P04622. ISBN  978-0-9678550-9-7.
  3. ^ Маммана, А .; и другие. (2011). "Хироптический фотопереключаемый комплекс ДНК" (PDF). Журнал физической химии B. 115 (40): 11581–11587. Дои:10.1021 / jp205893y. PMID  21879715.
  4. ^ Мокдад, А; Белоф, Дж; Yi, S; Шулер, С; Маклафлин, М; Пробел, B; Ларсен, Р. (2008). «Фотофизические исследования транс-цис-изомеризации двухтактной молекулы: 1- (Пиридин-4-ил) -2- (N-метилпиррол-2-ил) этен (мепепи)». Журнал физической химии B. 112 (36): 8310–8315. Bibcode:2008JPCA..112.8310M. Дои:10.1021 / jp803268r. PMID  18700732.
  5. ^ Vachon, J .; и другие. (2014). «Сверхбыстрый фотоактивный молекулярный мотор с поверхностной связью». Фотохимические и фотобиологические науки. 13 (2): 241–246. Дои:10.1039 / C3PP50208B. PMID  24096390.
  6. ^ Janossy, I .; Сабадош Л. (1 октября 1998 г.). «Оптическая переориентация нематических жидких кристаллов в присутствии фотоизомеризации».. Физический обзор E. 58 (4): 4598. Bibcode:1998PhRvE..58.4598J. Дои:10.1103 / PhysRevE.58.4598.
  7. ^ Чен, Алан Дж. Брэди, Дэвид Дж (1992). «Голография в реальном времени в жидких кристаллах, допированных азокрасителями». Письма об оптике. 17 (6): 441–3. Bibcode:1992OptL ... 17..441C. Дои:10.1364 / OL.17.000441. PMID  19784354.
  8. ^ Като, Дзюн-ичи; Ямагути, Ичиро (1996). «Нелинейная пространственная фильтрация с жидкокристаллической ячейкой, легированной красителем». Письма об оптике. 21 (11): 767–769. Bibcode:1996OptL ... 21..767K. Дои:10.1364 / OL.21.000767. PMID  19876152.
  9. ^ Малый, Кеннет Э; Палочка, Майкл Д. (2002). «Бистабильный сегнетоэлектрический жидкокристаллический фотопереключатель, активируемый примесью дитиенилэтилена». Журнал Американского химического общества. 124 (27): 7898–7899. Дои:10.1364 / OPEX.13.002358. PMID  19495125.
  10. ^ Вальдек, Дэвид Х. (1991). «Динамика фотоизомеризации стильбенов». Химические обзоры. 91 (3): 415–436. Дои:10.1021 / cr00003a007.
  11. ^ Клайн, Рафаль (2014). «Динамические материалы на основе спиропирана». Chem. Soc. Rev. 43 (1): 148–184. Дои:10.1039 / C3CS60181A. PMID  23979515.
  12. ^ Дубоносов Александр Д .; Брен, Владимир А .; Черноиванов, В. А. (2002). «Норборнадиен – квадрициклан как абиотическая система для хранения солнечной энергии». Российские химические обзоры. 71 (11): 917–927. Bibcode:2002RuCRv..71..917D. Дои:10.1070 / RC2002v071n11ABEH000745.
  13. ^ Казем-Ростами, Масуд; Ахмедов, Новруз Г .; Фарамарзи, Садех (2019). «Спектроскопические и вычислительные исследования фотоизомеризации». Журнал молекулярной структуры. 1178: 538–543. Bibcode:2019JMoSt1178..538K. Дои:10.1016 / j.molstruc.2018.10.071.
  14. ^ Д. М. Раундхилл (1994). Фотохимия и фотофизика металлических комплексов. Springer. ISBN  978-1-4899-1495-8.
  15. ^ ГайТлих, П. (2001). «Фотопереключаемые координационные соединения». Обзоры координационной химии. 219–221: 839–879. Дои:10.1016 / S0010-8545 (01) 00381-2.