Предиктивное моделирование фотохромизма дифильных спиронафтоксазинов в органических растворителях

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

В настоящей работе представлены результаты квантово-химического моделирования и экспериментального изучения оптических свойств дифильных спиронафтоксазинов в органических растворителях. Впервые разработана предиктивная модель для расчета спектральных характеристик фотохромов данного класса. Показано, что учет многоконфигурационного взаимодействия методом CASSCF позволяет получать информацию о комплексной природе фотоиндуцированных электронных переходов в спиронафтоксазинах.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Ю. M. Селивантьев

РХТУ им. Д.И. Менделеева; ИФХЭ РАН

Email: raitman.o.a@muctr.ru
Russian Federation, Миусская пл., 9, Москва, 125047; Ленинский пр., 31, корп. 4, Москва, 119071

Н. Ю. Спицын

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Email: raitman.o.a@muctr.ru
Russian Federation, Миусская пл., 9, Москва, 125047

A. Н. Морозов

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Email: raitman.o.a@muctr.ru
Russian Federation, Миусская пл., 9, Москва, 125047

В. С. Митянов

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Email: raitman.o.a@muctr.ru
Russian Federation, Миусская пл., 9, Москва, 125047

A. В. Кутасевич

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Email: raitman.o.a@muctr.ru
Russian Federation, Миусская пл., 9, Москва, 125047

В. A. Новикова

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Email: raitman.o.a@muctr.ru
Russian Federation, Миусская пл., 9, Москва, 125047

О. A. Райтман

РХТУ им. Д.И. Менделеева; ИФХЭ РАН

Author for correspondence.
Email: raitman.o.a@muctr.ru
Russian Federation, Миусская пл., 9, Москва, 125047; Ленинский пр., 31, корп. 4, Москва, 119071

References

  1. Cusido J., Deniz E., Raymo F.M. // European J. Org. Chem. 2009. V. 2009. № 13. P. 2031.
  2. Zhang J., Zou Q., Tian H. // Advanced Materials. 2013. V. 25. № 3. P. 378.
  3. Berkovic G., Krongauz V., Weiss V. // Chem. Rev. 2000. V. 100, № 5. P. 1741–1754.
  4. Minkin V.I. // Chem. Rev. 2004. V. 104. № 5. P. 2751.
  5. Minkin V.I. // Molecular Switches. V. 1 / Eds B.L. Feringa, W.R. Browne. Wiley, 2011. P. 37.
  6. Jeong Y.J. et al. // J. Mater. Chem. C. 2016. V. 4. № 23. P. 5398.
  7. Suzuki M.-A. et al. // Molecular Crystals and Liquid Crystals Science and Technology. Section A. Molecular Crystals and Liquid Crystals. 1994. V. 246. № 1. P. 389.
  8. Frolova L.A. et al. // J. Mater. Chem. C. 2015. V. 3. № 44. P. 11675.
  9. Minkovska S. et al. // ACS Omega. 2024. V. 9. № 4. P. 4144.
  10. Xia H., Xie K., Zou G. // Molecules. 2017. V. 22. № 12. 2236.
  11. Klajn R. // Chem. Soc. Rev. 2014. V. 43. № 1. P. 148.
  12. Min Y. et al. // Polym. Chem. 2023. V. 14. № 7. P. 888.
  13. Klajn R., Stoddart J.F., Grzybowski B.A. // Chem. Soc. Rev. 2010. V. 39. № 6. P. 2203.
  14. Zhang D. et al. // Soft. Matter. 2019. V. 15. № 18. P. 3740.
  15. Jonsson F. et al. // Langmuir. 2013. V. 29. № 7. P. 2099.
  16. Malinčík J. et al. // J. Mol. Liq. 2022. V. 346. 117842.
  17. Ivashenko O. et al. // Langmuir. 2013. V. 29. № 13. P. 4290.
  18. Garling T. et al. // Journal of Physics Condensed Matter. Institute of Physics Publishing. 2017. V. 29. № 41. 414002.
  19. Tachibana H., Yamanaka Y., Matsumoto M. // J. Mater. Chem. 2002. V. 12. № 4. P. 938.
  20. Laurent A.D., Adamo C., Jacquemin D. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2014. V. 16. № 28. P. 14334.
  21. Rostovtseva I.A. et al. // J. Mol. Struct. 2017. V. 1145. P. 55.
  22. Liu X. et al. // Struct. Chem. 2022. V. 33. № 4. P. 1355.
  23. Chernyshev A.V. et al. // Dyes and Pigments. 2014. V. 111. P. 108.
  24. Finnerty J.J., Koch R. // J. Phys. Chem. A. 2010. V. 114. № 1. P. 474–480.
  25. Fabian J. // Dyes and Pigments. 2010. V. 84. № 1. P. 36.
  26. Guillaume M., Champagne B., Zutterman F. // J. Phys. Chem. A. 2006. V. 110. № 48. P. 13007.
  27. Liu F., Morokuma K. // J. Am. Chem. Soc. 2013. V. 135. № 29. P. 10693.
  28. Liu F. et al. // J. Chem. Theory Comput. 2013. V. 9. № 10. P. 4462.
  29. Khairutdinov R.F. et al. // J. Am. Chem. Soc. 1998. V. 120. № 49. P. 12707.
  30. Voloshin N.A. et al. // Russian Chemical Bulletin. 2003. V. 52. № 5. P. 1172.
  31. Weigend F., Ahlrichs R. // Physical Chemistry Chemical Physics. 2005. V. 7. № 18. 3297.
  32. Neese F. et al. // Chem. Phys. 2009. V. 356. № 1–3. P. 98.
  33. Grimme S. et al. // J. Chem. Phys. 2021. V. 154. № 6. 064103.
  34. Grimme S. et al. // J. Chem. Phys. 2010. V. 132. № 15. 154104.
  35. Grimme S., Ehrlich S., Goerigk L. // J. Comput. Chem. 2011. V. 32. № 7. P. 1456.
  36. Barone V., Cossi M. // J. Phys. Chem A. 1998. V. 102. № 11. P. 1995.
  37. Neese F. // WIREs Computational Molecular Science. 2012. V. 2. № 1. P. 73.
  38. Neese F. // WIREs Computational Molecular Science. 2018. V. 8. № 1. e1327.
  39. Selivantev Yu. M. et al. // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2024. V. 60. № 1. P. 110.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Scheme of photochromism of spironaphthoxazines.

Download (90KB)
Indexing metadata
3. Рис. 2. Различные типы закрытых и открытых конформаций спиронафтоксазинов: а- закрытые цис- и транс-формы; б- переход между ТТС- и СТС-конформациями мероцианиновой формы.

Download (179KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Structures of amphiphilic spironaphthoxazines.

Download (296KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Spectra of compounds I–V in acetonitrile (a), spectra of amphiphilic unsubstituted spironaphthoxazine II in various solvents (b).

Download (331KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Experimental (1) and calculated (2) spectrum of compound I in the TTC conformation with indication of electronic transitions (vertical lines). Solvent – acetonitrile.

Download (148KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Orbitals involved in the electronic transitions of the main band of open spironaphthoxazines: a – n-orbital (LEP of the nitrogen atom); b – π-bonding orbital; c – π*-antibonding orbital.

Download (279KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. a – Experimental (1) and calculated (2) spectra of compound I in the TTC conformation with indication of electronic transitions (vertical lines); solvent – acetonitrile; b – π*-orbital participating in all transitions; c – bonding orbital of the main π–π*-transition; g – nonbonding orbital of the n–π*-transition; d – bonding orbital of the additional π–π*-transition with charge transfer.

Download (701KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Deviation of calculated absorption wavelengths from experimental ones for compounds I–V in different solvents.

Download (391KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences