РЕФЕРАТ 3
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Литературный обзор 4
1.1 Особенности молекулярного строения и оптических свойств дипиррометенов 4
1.2 Перспективы применения дипиррометеновых комплексов 5
1.2.1 Активные среды на основе эффективно излучающих дипиррометенатов 5
1.2.2 Оптическая сенсорика химических веществ комплексами дипиррометенов 7
1.2.3 Фотосенсибилизация синглетного кислорода комплексами дипиррометенов 9
2 Объекты и методы 11
2.1 Объекты исследования 11
2.2 Методы исследования 13
2.3 Оценка и расчет спектроскопических параметров 15
3 Результаты и обсуждение 19
3.1 Спектрально-люминесцентные свойства дипиррометеновых комплексов 19
3.2 Фотосенсибилизационные свойства молекул дипиррометенатов 28
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ 33
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 35
На сегодняшний день активно развивается направление фотоники, связанное с поиском современных материалов, основанных на сложных органических молекулах. Особый интерес в этом плане представляют дипиррометеновые комплексы и их производные. Известно, что алкилзамещенные комплексы дипиррометенов имеют большие коэффициенты молярной экстинкции, эффективную люминесценцию, высокую фото- и химическую стабильность [1-3]. В свою очередь, введение тяжелых атомов в структуру дипиррометенов влияет на проявляемые оптические свойства и значительно снижает эффективность люминесценции .
Известно, что дипиррометены могут также образовывать устойчивые комплексы с металлами, например, цинком и кадмием, данные соединения имеют повышенную оптическую активность ввиду фактического удвоения хромофорного остова [4]. Подобные металлокомплексы обладают интенсивными хромофорными свойствами, устойчивы к действию различных реагентов, а также термостабильны, что обусловлено структурными особенностями их координационных узлов. Подобные системы синтезированы недавно и являются менее изученными по сравнению с комплексами BODIPY.
Дипиррометеновые комплексы, как борфторидные, так и образованные d- металлами (цинк и кадмий), находят широкое применение в качестве флуоресцентных зондов и маркеров [5, 6] оптических сенсоров [7-9] и фотосенсибилизаторов для
фотодинамической терапии [10, 11]. На сегодняшний день идет поиск более эффективных соединений для использования в данных оптических устройствах, в том числе на основе галогензамещенных дипиррометеновых комплексов, поэтому необходимо исследовать их оптические свойства, что позволит не только установить взаимосвязь структуры и свойств, но и влиять на происходящие фотофизические процессы.
В связи с этим, целью работы является исследование спектроскопических и фотосенсибилизационных свойств дипиррометеновых комплексов в зависимости от их молекулярной структуры и природы растворителя методами электронной спектроскопии.
Данная цель требует решения следующих задач:
1. Регистрация спектров поглощения, флуоресценции и возбуждения флуоресценции галогензамещенных дипиррометеновых комплексов бора, цинка и кадмия в наборе органических растворителей.
2. Определение эффективности генерации синглетного кислорода фотосенсибилизируемого галогензамещенными дипиррометенатами в полярных средах.
3. Расчет и анализ основных спектроскопических параметров исследуемых металлокомплексов дипиррометенов в основном и электронно-возбужденном
В результате проведенных экспериментальных исследований были определены спектроскопические и фотосенсибилизационные свойства дипиррометеновых комплексов бора, цинка и кадмия в зависимости от их молекулярной структуры и природы растворителя.
Зарегистрированы спектры поглощения, флуоресценции и возбуждения флуоресценции галогензамещенных дипиррометеновых комплексов в этаноле, изопропаноле и бутаноле.
Определена эффективность генерации синглетного кислорода
фотосенсибилизируемого галогензамещенными дипиррометенатами в полярных средах косвенным методом с использованием молекулы ловушки (1,3-DPBF).
Рассчитаны основные спектроскопические параметры для исследованных металлокомплексов дипиррометенов в основном и электронно-возбужденном состояниях, такие как максимумы полос поглощения и флуоресценции, молярный коэффициент поглощения, Стоксов сдвиг, квантовый выход флуоресценции.
Выводы:
1. Установлено, что исследованные дипиррометеновые комплексы имеют эффективное поглощение в видимой области спектра, но их квантовые выходы флуоресценции имеют низкие значения, что объясняется присутствием в структуре данных молекул атомов галогенов («эффект тяжелого атома»).
2. Показана принципиальная возможность генерации синглетного кислорода галогензамещенными производными дипиррометенов в полярных растворителях при возбуждении в длинноволновую область спектра. Наиболее эффективным фотосенсибилизатором среди всех изученных соединений является молекула Br2(CH3)2(C5Hii)2BODIP¥.
3. Полученные результаты указывают на возможность применения изученных галогендипиррометенатов в фотокаталитических и фотодинамических исследованиях, основанных на реакциях с синглетным кислородом.
Результаты данной научно-исследовательской работы были представлены на трех международных конференциях: XX Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (25-28 апреля 2023 г., Томск, Россия), XVI Международная конференция по импульсным лазерам и применениям лазеров «AMPL-2023» (10-15 сентября 2023 г., Томск, Россия), XXI Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (23-26 апреля 2024 г., Томск, Россия). Также по материалам данного исследования готовится статья для публикации в научном журнале.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 21-73-00073 и Программы развития Томского государственного университета (Приоритет-2030) (НИР № НУ 2.0.7.22 МЛ).
