zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences10.47612/0514-7506-2023-90-2-211-219zhps-1267Research ArticleМОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯMOLECULAR SPECTROSCOPYСпектральные и фотофизические параметры ряда гидрофобных фталоцианинов и порфиринов в водно-мицеллярных средахSpectral and Photophysical Parameters of Set Hydrophobic Phtalocyanines and Porphyrins in Water-Micellar SolutionСтарухинА. С.StarukhinA. S.

Минск

Minsk

a.starukhin@ifanbel.bas-net.byКорольЮ. Д.KorolYu. D.

Минск

Minsk

ПавичТ. А.PavichT. A.

Минск

Minsk

ШершеньВ. С.ShershenV. S.

Минск

Minsk

ИльинА. Ю.Il’inA. Yu.

Минск

Minsk

РоманенкоА. А.RamanenkaA. A.

Минск

Minsk

Институт физики НАН БеларусиB. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Belarus202324032023902211219Copyright © Старухин А.С., Король Ю.Д., Павич Т.А., Шершень В.С., Ильин А.Ю., Романенко А.А., 20232023Старухин А.С., Король Ю.Д., Павич Т.А., Шершень В.С., Ильин А.Ю., Романенко А.А.Starukhin A.S., Korol Y.D., Pavich T.A., Shershen V.S., Il’in A.Y., Ramanenka A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1267

Исследованы спектральные и фотофизические характеристики ряда гидрофобных металлокомплексов фталоцианинов и порфиринов при их введении в водные растворы с использованием полимерных мицелл при 293 К. Обнаружено, что флуоресцентные характеристики свободных оснований и металлокомплексов с легкими ионами Mg(II) и Zn(II) для указанных соединений слабо изменяются при переходе от растворов в органических растворителях к водно-мицеллярным средам. Напротив, инкапсулирование порфириновых соединений с тяжелыми ионами Pd(II) и Pt(II) в полимерные мицеллы приводит к существенному увеличению квантовых выходов и времен жизни фосфоресценции в водно-мицеллярных средах по сравнению с теми же характеристиками в органических растворителях. Показано, что данные эффекты обусловлены усилением спин-орбитального взаимодействия для соединений с ионами Pd(II) и Pt(II), а также существенным уменьшением тушения триплетных состояний металлопорфиринов молекулярным кислородом при инкапсулировании молекул в полимерные мицеллы. Люминесцентные параметры исследуемых соединений зависят от их структуры и природы полимерных мицелл.

The spectral and photophysical parameters for the family of hydrophobic metallocomplexes of phthalocyanines and porphyrins, which were incapsulated in polymeric micelles, has been studied in water solutions at 293 K. The fluorescent characteristics of above mentioned compounds with light ions of Mg(II) and Zn(II), as it was found, have weak differences between the values of main photophysical parameters in water-micellar solutions relatively to the same values in organic solvents. In contrast, the encapsulation of the porphyrins with heavy Pd(II) and Pt(II) ions into polymeric micelles leads to a significant increase in the values of quantum yields and phosphorescence lifetimes in water-micellar solutions relatively to the same characteristics in organic solvents. It was shown that these differences were due to the spin-orbital coupling effect for compounds with Pd(II) and Pt(II) ions, as well as, significant decreasing of the efficiencies quenching of triplet states by molecular oxygen upon encapsuling of compounds in polymeric micelles. The luminescent parameters for the studied compounds depend on the nature of the polymeric micelles and the structure of the studied compounds.

металлокомплексы фталоцианинов и порфириновмицеллы Triton X-100 и Pluronic F-127водно-мицеллярный растворmetallocomplexes of phthalocyanines and porphyrinsTriton X-100 and Pluronic F-127 micelleswater-micellar solutionРабота выполнена при финансовой поддержке государственной программы научных исследований “Конвергенция-2025” (задание 3.03.10).ReferencesJ. Park, K. Hong, H. Lee, W. Jang. Acc. Chem. Res., 54, N 9 (2021) 2249—2260J. Park, K. Hong, H. Lee, W. Jang. Acc. Chem. Res., 54, N 9 (2021) 2249—2260Y. Shi, F. Zhang, R. Linhardt. Dyes and Pigments, 188, N 4 (2021) 109136Y. Shi, F. Zhang, R. Linhardt. Dyes and Pigments, 188, N 4 (2021) 109136P. Gujarathi. Pharm. Innovat. J., 9, N 4 (2020) 80—86P. Gujarathi. Pharm. Innovat. J., 9, N 4 (2020) 80—86J. Park, J. Lee, W. Jang. Coord. Chem. Rev., 407 (2020) 213157J. Park, J. Lee, W. Jang. Coord. Chem. Rev., 407 (2020) 213157D. Monti, S. Nardis, M. Stefanelli, R. Paolesse, C. Natale, A. D’Amico. J. Sensors (2009) 856053D. Monti, S. Nardis, M. Stefanelli, R. Paolesse, C. Natale, A. D’Amico. J. Sensors (2009) 856053Y. F. Huan, Q. Fei, H. Y. Shan, B. J. Wang, H. Xua, G. D. Feng. Analyst, 140 (2015) 1655—1661Y. F. Huan, Q. Fei, H. Y. Shan, B. J. Wang, H. Xua, G. D. Feng. Analyst, 140 (2015) 1655—1661D. Wöhrle, G. Schnurpfeil, S. Makarov, A. Kazarin, O. Suvorova. Macroheterocycles, 5 (2012) 191—202D. Wöhrle, G. Schnurpfeil, S. Makarov, A. Kazarin, O. Suvorova. Macroheterocycles, 5 (2012) 191—202V. Lioret, S. Saou, A. Berrou, L. Lernerman, C. Arnould, R. Decréau. Photochem. Photobiol. Sci. (2022), doi: 10.1007/s43630-022-00313-0V. Lioret, S. Saou, A. Berrou, L. Lernerman, C. Arnould, R. Decréau. Photochem. Photobiol. Sci. (2022), doi: 10.1007/s43630-022-00313-0X. Li, X. Peng, B.Zheng, J. Tang, Y. Zhao, B. Zheng, M. Ke, J. Huang. Chem. Sci., 9 (2018) 2098—2104X. Li, X. Peng, B.Zheng, J. Tang, Y. Zhao, B. Zheng, M. Ke, J. Huang. Chem. Sci., 9 (2018) 2098—2104N. Sekkat, H. van den Bergh, T. Nyokong, N. Lange. Molecules, 17 N 1 (2012) 98—144N. Sekkat, H. van den Bergh, T. Nyokong, N. Lange. Molecules, 17 N 1 (2012) 98—144M. Whalley. J. Chem. Soc. (1961) 866—869M. Whalley. J. Chem. Soc. (1961) 866—869А. Т. Градюшко, М. П. Цвирко. Опт. и спектр., 31, № 4 (1971) 213—218А. Т. Градюшко, М. П. Цвирко. Опт. и спектр., 31, № 4 (1971) 213—218А. С. Старухин, А. В. Горский, М. З. Кияк. Изв. РАН. Сер. физ., 82, № 12 (2018) 1722—1727А. С. Старухин, А. В. Горский, М. З. Кияк. Изв. РАН. Сер. физ., 82, № 12 (2018) 1722—1727V. Verdree, S. Pakhomov, G. Su, M. Allen, A. Countryman, R. Hammer, S. Soper. J. Fluoresс., 17 (2007) 547—563V. Verdree, S. Pakhomov, G. Su, M. Allen, A. Countryman, R. Hammer, S. Soper. J. Fluoresс., 17 (2007) 547—563E. Güzel, A. Kocac, M. Koçak. Supramol. Chem., 29, N 7 (2017) 536—546E. Güzel, A. Kocac, M. Koçak. Supramol. Chem., 29, N 7 (2017) 536—546S. Makhseed, M. Machacek, W. Alfadly, A. Tuhl, M. Vinodh, T. Simunek, V. Novakova, P. Kubat, E. Rudolf, P. Zimcik. Chem. Commun., 49 (2013) 11149—11151S. Makhseed, M. Machacek, W. Alfadly, A. Tuhl, M. Vinodh, T. Simunek, V. Novakova, P. Kubat, E. Rudolf, P. Zimcik. Chem. Commun., 49 (2013) 11149—11151J. Matsumoto, T. Shiragami, K. Hirakawa, M. Yasuda. Int. J. Photoenergy, 2015 (2015) 148964J. Matsumoto, T. Shiragami, K. Hirakawa, M. Yasuda. Int. J. Photoenergy, 2015 (2015) 148964S. Gungor, M. Tumer, F. Tumer, M. Kose, O. Gungor, S. Purtas. Appl. Organometal. Chem., 36, N 3 (2022), doi: 10.1002/aoc.6534S. Gungor, M. Tumer, F. Tumer, M. Kose, O. Gungor, S. Purtas. Appl. Organometal. Chem., 36, N 3 (2022), doi: 10.1002/aoc.6534E. Yabas, S. Sahin-Bolukbasi, Z. D. Sahin-Inan. J. Porphyrin. Phthaloc., 26, N 1 (2022) 65—77E. Yabas, S. Sahin-Bolukbasi, Z. D. Sahin-Inan. J. Porphyrin. Phthaloc., 26, N 1 (2022) 65—77H. P. Karaoğlu, Ö. Sağlam, S. Özdemir, S. Gonca, M. Koçak. Dalton Transact., 50, N 28 (2021) 9700—9708H. P. Karaoğlu, Ö. Sağlam, S. Özdemir, S. Gonca, M. Koçak. Dalton Transact., 50, N 28 (2021) 9700—9708M. L’Her, Ö. Göktuğ, M. Durmuş, V. Ahsen. Electrochim. Acta, 213 (2016) 655—662M. L’Her, Ö. Göktuğ, M. Durmuş, V. Ahsen. Electrochim. Acta, 213 (2016) 655—662Y. Li, Y. Liu, H. Wang, Z. Li, D. Zhang. ACS Appl. Bio Mater., 5, N 2 (2022) 881—888Y. Li, Y. Liu, H. Wang, Z. Li, D. Zhang. ACS Appl. Bio Mater., 5, N 2 (2022) 881—888A. Starukhin, V. Apyari, A. Gorski, A. Ramanenka, A. Furletov. EPJ Web Conf., 220 (2019) 03003A. Starukhin, V. Apyari, A. Gorski, A. Ramanenka, A. Furletov. EPJ Web Conf., 220 (2019) 03003R. P. Linstead, M. Whalley. J. Chem. Soc., 944 (1952) 4839—4846R. P. Linstead, M. Whalley. J. Chem. Soc., 944 (1952) 4839—4846K. Sakamoto, E. Ohno-Okumura. Materials, 2, N 3 (2009) 1127—1135K. Sakamoto, E. Ohno-Okumura. Materials, 2, N 3 (2009) 1127—1135J. Sessler, А. Mozaffari, A. Johnson. Org. Syntheses, 70 (2003) 68—73J. Sessler, А. Mozaffari, A. Johnson. Org. Syntheses, 70 (2003) 68—73A. Adler, F. Longo, J. Finarelli, Alan D. Adler, J. Goldmacher, L. Korsakoff. J. Org. Chem., 32, N 2 (1967) 476A. Adler, F. Longo, J. Finarelli, Alan D. Adler, J. Goldmacher, L. Korsakoff. J. Org. Chem., 32, N 2 (1967) 476А. С. Старухин, Ю. Д. Король, T. А. Павич, А. А. Романенко, Л. И. Гайна. Изв. РАН, Сер. физ., 86, № 6 (2022) 775—780А. С. Старухин, Ю. Д. Король, T. А. Павич, А. А. Романенко, Л. И. Гайна. Изв. РАН, Сер. физ., 86, № 6 (2022) 775—780А. С. Старухин, А. А. Романенко, В. Ю. Плавский. Опт. и спектр., 130, № 5 (2022) 709—716А. С. Старухин, А. А. Романенко, В. Ю. Плавский. Опт. и спектр., 130, № 5 (2022) 709—716M. Taniguchia, J. Lindsey, D. Bocian, D. Holten. J. Photochem. and Photobiol. C, 46, N 3 (2021) 100401M. Taniguchia, J. Lindsey, D. Bocian, D. Holten. J. Photochem. and Photobiol. C, 46, N 3 (2021) 100401R. Basak, R. Bandyopadhyay. Langmuir, 8, N 29 (2013) 4350—4356R. Basak, R. Bandyopadhyay. Langmuir, 8, N 29 (2013) 4350—4356M. Managa, T. Nyokong. Macroheterocycles, 10, N 4-5 (2017) 467—473M. Managa, T. Nyokong. Macroheterocycles, 10, N 4-5 (2017) 467—473M. Managa, J. Britton, E. Prinsloo, T. Nyokonget. Polyhedron, 152, N 15 (2018) 102—107M. Managa, J. Britton, E. Prinsloo, T. Nyokonget. Polyhedron, 152, N 15 (2018) 102—107C. Grewer, H. Brauer. J. Phys. Chem., 98, N 16 (1994) 4230—4235C. Grewer, H. Brauer. J. Phys. Chem., 98, N 16 (1994) 4230—4235M. Montalti, A. Credi, L. Prodi, M. Gandolfi. Handbook of Photochemistry. Materials Science, 3rd ed., Boca Raton, SRC, Taylor & Francis Group (2006) 542—548M. Montalti, A. Credi, L. Prodi, M. Gandolfi. Handbook of Photochemistry. Materials Science, 3rd ed., Boca Raton, SRC, Taylor & Francis Group (2006) 542—548A. Gorski, V. Knyukshto, E. Zenkevichc, A. Starukhin, M. Kijak, J. Solarski, A. Semeikin,T. Lyubimova. J. Photochem. and Photobiol. A: Chemistry, 354 (2018) 101—111A. Gorski, V. Knyukshto, E. Zenkevichc, A. Starukhin, M. Kijak, J. Solarski, A. Semeikin,T. Lyubimova. J. Photochem. and Photobiol. A: Chemistry, 354 (2018) 101—111R. Redmond, J. Gamlin. Photochem. and Photobiol., 70, N 4 (1999) 391—475R. Redmond, J. Gamlin. Photochem. and Photobiol., 70, N 4 (1999) 391—475

The authors declare that there are no conflicts of interest present.