亲共轭分子:电荷转移机制和意义

文摘

亲水分子电荷转移行为得到了大量的关注,因为他们的至关重要的作用工业和生物应用。在这种背景下,众多研究donoracceptor分子近年来进行了。在这篇文章中,提到的一些方面详细讨论了。

关键字

电荷转移,荧光,荧光探针,亲水分子。

介绍

基于亲水的共轭线性多基因的系列类维生素a,类胡萝卜素在retinal-bound的结构和功能中发挥重要作用光感受器(1- - - - - -3]。这样的分子对当地环境敏感,因此广泛用于其他应用程序如光电设备(4- - - - - -7),诊断和光学成像的应用程序等。8- - - - - -10]。基于亲水分子与不同的光学性质(即。波长,光强度等)作为探针用于监测生物事件。在这方面,大量的注意力被理解新的共轭体系的光学性质(11- - - - - -14]。一般来说,在吸收光子,线性多基因激动局部平面兴奋(LE)状态,进而进行碳碳双键扭曲产生垂直物种(幽灵状态,P *)从cis的地方反式发生异构化(11,13]。另外,分子激动到平面LE状态后,部分电荷分离可以发生在旋转键链接到电子供体和电子受体组织(15- - - - - -26]。一个相当大的精力P *和差距电荷转移(CT)激发态分子的光学特性会导致剧烈的变化。取代基可以提高或降低扭转能量势垒,从而改变共轭分子的光学特性。因此,这种多基因的光学特性是高度依赖于单线态激发态的顺序和电荷转移激发态的参与形式。能量势垒的本质激发态和电荷转移的形式被认为扮演重要的角色在线性多基因和最有可能的光学加工等天然光感受器retinal-bound光感受器,叶绿素等。(图1)。

电荷转移在亲水系统

长一年,利et al。27)在N双荧光报告,N-dimethyl aminobenzonitrile (DMABN)由于溶剂诱导的逆转激发态L_一个和L_b。后来,双发射等分子的内部扭曲的名次解释二甲胺基集团,正交基集团的构象,rehybridisation分子内电荷转移(RICT)、氨基氮的构型改变锥体平面几何(28- - - - - -30.]等。它也表明,在这样的分子,激发态偶极矩的增加从10到20 d与溶剂极性增加。DMABN最近研究表明依赖溶剂极性的电荷转移激发态,粘度和温度的介质(31日]。

像DMABN,在激发单线态激发态,亲diphenylpolyenes形成分子内电荷转移激发态(ICT) (16- - - - - -26]。ICT状态是高度依赖于溶剂极性和苯基环上的取代基礼物。在非极性溶剂中,民进党衰变的激发态垂直(P *)的状态反式顺式异构体发生。在极性溶剂,由于单键旋转,形成更稳定的电荷转移状态,直接向基态放松。因此,照片的过程是高度依赖的电荷转移特性亲水系统。之前,它已经表明,N, N-dimethylamino-p-cyano芪展品双重荧光由于平面局部兴奋(LE)的存在状态和分子内电荷转移(ICT)激发态。在这样的系统中,ICT状态是发现主要的荧光的形式(16- - - - - -20.]。结果表明,对DCS、单激发态的形式存在于非极性溶剂,而它显示了两个激发态物种在极性溶剂。在这样的系统一个蓝移荧光最大提高量子产率(Φ_f在77 K)是观察到ethanol-methanol矩阵。这是由于限制的单键旋转固体环境。

为了了解CT撤销集团国家形成的作用,其他几个对称二苯代乙烯分子的激发态性质包括硝基替换进行了研究[21- - - - - -26]。在硝基取代民进党,高度极性电荷转移激发态形式,也会造成巨大的民进党solvatchromic荧光行为。在这样的系统中,Φ_f随着溶剂极性的增加而增加,乙烯基的吲哚,限制单键旋转在苯基氨基,高荧光的形式被发现即使在非极性溶剂和极性溶剂中的荧光效率降低。有趣的是,这样的乙烯基显示非常低效率向光异构化(P *激发态途径)。结果表明,Φ_f和量子收益率(Φ光异构化_温度系数)是高度依赖于溶剂极性。溶剂极性增加,Φ_f增加,而Φ_温度系数减少。各种物理研究表明这些化合物包含三种类型的兴奋的物种,即局部兴奋(LE),部分电荷转移兴奋(PCT)和完全电荷转移兴奋(FCT)国家高度依赖于溶剂极性的大小和电子苯基环上的取代基存在的性质(方案1)。进一步,找到了蓝移排放最大民进党在77 K和固态,这表明排放源自电荷转移激发态。

光化学的二苯多基因(Dpp)

Photoisomerisation diphenylpolyenes已广泛研究由于其相似性作为视网膜模型化合物和类胡萝卜素。diphenylpolyenes、异构化trans-stilbene已经详细调查。Saltiel和他的同事(11,13)提出了第一个机制trans-cis photoisomerisation利用一维对称二苯代乙烯反应坐标。在这个模型中,C = C双键的扭转角photoisomerisation过程中发挥了重要的作用,是高度依赖于溶剂极性和取代基的多烯。后来,其他几个机制提出了新的对称二苯代乙烯(代替32- - - - - -35]。取代基的存在微弱的供体与受体,单线态激发态(S₁)比幻影激发态和弱极性,因此,它由极性溶剂稳定少。因此,photoisomerisation率增加(S₁→¹在极性溶剂P *)。另一方面,在拥有一个强大的捐赠者取代基,单线态激发态更极比幻影激发态(P *),因此,分子主要参与电荷转移现象。这将导致减少photoisomerisation功效。第三类,对称二苯代乙烯donoracceptor强劲的取代基,展品高度分化的激发态,不参与photoisomerisation过程。因此,photoisomerisation功效高度依赖于溶剂和取代基。

应用程序

π-conjugated新的有机分子的光学特性对其周围环境高度敏感。因此,许多这些化合物用于发光材料等光电设备应用程序有机发光二极管(oled),非线性光学(NLO)涂料太阳能电池是其中的一些。例如,p-cyano代替对称二苯代乙烯用于有机光电子学4,6),二芳基乙烯用于记忆和交换机(7基于噻吩),π-conjugated半导体聚合物,isoindigo芪发现应用程序在有机太阳能电池(36- - - - - -39),作为一种有效的质变色材料(2),polymethine花青染料是众所周知的在摄影中使用(40]。此外,这些化合物作为荧光探针用于研究蛋白质,抗体肽,核酸、脂质、细胞成像,免疫测定细胞染色,癌症成像以及表征蛋白质和组织界面的程序集(18,22,41- - - - - -43]。最近,乙烯基吲哚用于蛋白质的检测,牛血清白蛋白(41]。同样,基于杂环共轭系统作为传感器检测的离子(44]。的吸收和荧光波长数据也被用来解释生物的波长/色彩调节机制光感受器。Retinal-bound感光器就是这样的一个例子,其中,监管mechansim颜色的电荷转移现象解释说,参与生物能源和sensory-transductions [42](图2和3)。

未来的视角

从上面的讨论,很明显,新的共轭线性多基因发挥重要作用在几个领域的化学、生物学、药用和工业应用。亲共轭分子不同的光学特性作为探针用于生物事件跟踪。这些分子是更好的荧光,可以很容易地合成。因此,有一个不断开发新颖的基于共轭分子系统需求和更高的效率,发现应用程序在上面讨论了区域。

确认

PKH欣然承认UGC,新德里提供UGC-FRPS启动资金。作者也感谢审稿人的宝贵意见和建议。

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