Люмінесцентні властивості заміщених 4-амiнофталiмiдiв: розрахунки та експеримент

Autor: Zhuk, Tatyana S., Lanovenko, Svetlana V., Pashenko, Oleksandr Ye., Fokin, Andrey A.
Přispěvatelé: the budget theme of the Ministry of Education and Science of Ukraine No. 0117U003854, Бюджетная тема Министерства образования и науки Украины № 0117U003854, Бюджетна тема Міністерства освіти і науки України № 0117U003854
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
UDC 547.1-304.2 + 539.196.5
УДК 547.1-304.2 + 539.196.5
experimental luminescence spectra
absorption
fluorescence
Stokes shifts
4-aminophthalimides
time-dependent density functional theory
polarizable continuum model
экспериментальные спектры люминесценции
поглощение
флуоресценция
стоксовы сдвиги
4-аминофталимиды
временно-зависимая теория функционала плотности
модель поляризуемого континуума
експериментальні спектри люмінесценції
поглинання
флуоресценція
cтоксові зсуви
4-амінофталіміди
час-залежна теорія функціоналу густини
модель поляризованого континууму
Zdroj: Журнал органічної та фармацевтичної хімії; Том 18, № 1(69) (2020); 52-57
Journal of Organic and Pharmaceutical Chemistry; Том 18, № 1(69) (2020); 52-57
Журнал органической и фармацевтической химии; Том 18, № 1(69) (2020); 52-57
ISSN: 2308-8303
2518-1548
Popis: Aim. To perform a combined experimental and computational study on the luminescent properties of practically important class of organic dyes – 4-aminophthalimides.Results and discussion. The absorption and fluorescence spectra of 4-aminophthalimide derivatives in polar protic and aprotic solvents were computed and matched vs. the experimental data. The changes in emission spectra are mainly related to the NH2-group derivatization. The methyl substitution of amide hydrogen causes a batochromic shift of about 7 nm in the absorption peak and a negligible hypsochromic shift in the fluorescence peak, while introducing alkyl substituents to the amine moiety causes bathochromic shifts in absorption and emission peaks of 30 – 40 nm and 10 – 60 nm, respectively.Experimental part. Absorption and emission wavelengths were computed by the standard algorithm based on the ground state geometry optimization (equilibrium solvation), vertical excitation with nonequilibrium solvation, and the TD-DFT geometry optimization of the excited state structures. A reliable hybrid B3LYP functional was used in combination with DZ and TZ-quality basis sets.Conclusions. The computed absorption wavelengths are in excellent agreement with the experimental data and are only slightly solvent-dependent. At the same time, the discrepancy with the experiment for Stokes shifts reaches about 20 % at IEF-PCM-TD-B3LYP/6-31G(d). However, the general tendency for both absorption and fluorescence wavelengths is identical for all solvents within one molecule. Received: 24.12.2019Revised: 31.01.2020Accepted: 27.02.2020
Цель. Провести комбинированное экспериментально-расчетное исследование люминесцентных свойств практически важного класса органических красителей – 4-аминофталимидов.Результаты и их обсуждение. Рассчитаны и сопоставлены с экспериментальными данными спектры поглощения и флуоресценции производных 4-аминофталимида в полярных протонных и апротонных растворителях. Спектры излучения в основном связаны с дериватизацией NH2-группы. Введение метильного заместителя в амидную группу вызывает батохромный сдвиг около 7 нм максимума поглощения и незначительный гипсохромный сдвиг максимума флуоресценции. Введение алкильных заместителей в аминную часть вызывает батохромные сдвиги пиков поглощения и излучения на 30 – 40 нм и 10 – 60 нм соответственно.Экспериментальная часть. Длины волн поглощения и излучения рассчитаны по стандартному алгоритму, основанному на оптимизации геометрии основного состояния (равновесная сольватация), вертикальном возбуждении с неравновесной сольватацией и оптимизации геометрии TD-DFT структур возбужденного состояния. Надежный гибридный функционал B3LYP использовали в сочетании с базисными наборами DZ- и TZ-качества.Выводы. Рассчитанные длины волн поглощения прекрасно согласуются с экспериментальными данными и лишь незначительно зависят от растворителя. В то же время расхождение с экспериментом для стоксовых сдвигов достигает примерно 20 % на уровне IEF-PCM-TD-B3LYP/6-31G(d). Однако общая тенденция для длин волн поглощения и флуоресценции одинакова для всех растворителей в пределах одной молекулы. Received: 24.12.2019Revised: 31.01.2020Accepted: 27.02.2020
Мета. Провести комбіноване експериментально-розрахункове дослідження люмінесцентних властивостей практично важливого класу органічних барвників – 4-амінофталімідів.Результати та їх обговорення. Pозраховано і порівняно з експериментальними даними спектри поглинання і флуоресценції похідних 4-амінофталіміду в полярних протонних і апротонних розчинниках. Зміни в спектрах випромінювання в основному пов’язано з дериватизацією NH2-групи. Введення метильного замісника до амідної групи викликає батохромний зсув близько 7 нм сигналу поглинання і незначний гіпсохромний зсув сигналу флуоресценції. Введення алкільних замісників до аміногрупи призводить до батохромних зсувів піків поглинання і випромінювання на 30 – 40 нм і 10 – 60 нм відповідно.Експериментальна частина. Довжини хвиль поглинання і випромінювання розраховано за стандартним алгоритмом, що ґрунтується на оптимізації геометрії основного стану (рівноважна сольватація), вертикальному збудженні з нерівноважною сольватацією і оптимізації геометрії TD-DFT структур збудженого стану. Надійний гібридний функціонал B3LYP використано в поєднанні з базовими наборами DZ- і TZ-якості.Висновки. Розраховані довжини хвиль поглинання добре узгоджуються з експериментальними даними і майже не залежать від розчинника. В той же час розбіжність з експериментом для cтоксових зсувів досягає приблизно 20 % на рівні IEF-PCM-TD-B3LYP/6-31G(d). Однак загальна тенденція для довжин хвиль поглинання і флуоресценції однакова для всіх розчинників у межах однієї молекули. Received: 24.12.2019Revised: 31.01.2020Accepted: 27.02.2020
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: