Генерация синглетного кислорода индотрикарбоцианиновым красителем с объемными заместителями в структуре молекулы

Исследованы спектрально-люминесцентные и фотофизические свойства индотрикарбоцианинового красителя с ортофениленовым мостиком в цепи сопряжения и двумя заместителями — полиэтиленгликолями (ПЭГ) массой 300 Да (ПК1), и его аналога без ПЭГ (ПК2). Показано, что наличие объемных заместителей (ПЭГ300) в структуре красителя изменяет эффективность генерации синглетного кислорода. Установлено, что в этаноле для обоих красителей при изменении их концентрации в диапазоне 5 ∙ 10^–8—10^–5 М квантовый выход образования синглетного кислорода имеет постоянное значение γ_Δ = 0.031±0.005 для ПК1 и 0.050±0.008 для ПК2. В малополярном хлороформе для ПК2 при изменении концентрации в диапазоне 10^–7—10^–5 М наблюдается значительный рост γ_Δ от 0.022±0.004 при С_кр = 2.6 ∙ 10^–7 М до 0.104±0.016 при С_кр = 5.8 ∙ 10^–5 М, а для ПК1 с объемными заместителями квантовый выход γ_Δ имеет постоянное значение 0.032±0.003. Показано, что увеличение квантового выхода образования синглетного кислорода с концентрацией ПК2 в малополярном хлороформе вызвано ростом доли контактных ионных пар в растворе и проявлением эффекта тяжелого атома, обусловленного анионом (Br^–). Показано, что присутствие двух цепочек ПЭГ300 в структуре катионного индотрикарбоцианинового красителя (~770 Да) препятствует отдалению противоиона от катиона красителя ПК1 в малополярном хлороформе, молекулы красителя находятся в форме контактных ионных пар при любой концентрации. Вследствие стерических препятствий взаимодействие хромофора с растворенным кислородом затруднено.

1. Е. С. Воропай, М. П. Самцов. Журн. прикл. спектр., 65, № 2 (1995) 218—228 doi: https://doi.org/10.1007/BF02606495]

2. М. П. Самцов, C. А Тихомиров, Л. С. Ляшенко, Д. С. Тарасов, О. В. Буганов, В. А. Галиевский, А. С. Сташевский, Е. С. Воропай. Журн. прикл. спектр., 80, № 2 (2013) 177—182

3. М. П. Самцов, Е. С. Воропай, К. Н. Каплевский, Д. Г. Мельников, Л. С. Ляшенко, Ю. П. Истомин. Журн. прикл. спектр., 76, № 4 (2009) 576—582

4. A. A. Ishchenko, A. T. Syniugina. Theor. Exp. Chem., 58 (2023) 373—401, doi: 10.1007/s11237-02309754-9

5. D. M. Dereje, C. Pontremoli, M. J. Moran Plata, S. Visentin, N. Barbero. Photochem. Photobiol. Sci., 21 (2022) 397—419, doi: 10.1007/s43630-022-00175-6

6. N. Lange, W. Szlasa, J. Saczko, A. Chwiłkowska. Pharmaceutics, 13 (2021) 818, doi: 10.3390/pharmaceutics13060818

7. S. Kwiatkowski, B. Knap, D. Przystupski, J. Saczko, E. Kędzierska, K. Knap-Czop, J. Kotlińska, O. Michel, K. Kotowski, J. Kulbacka. Biomed. Pharm., 106 (2018) 1098—1107, doi: 10.1016/j.biopha.2018.07.049

8. Е. С. Воропай, М. П. Самцов, К. Н. Каплевский, А. А. Луговский. Журн. прикл. cпектр., 71 (2004) 166—172.

9. М. П. Самцов, Е. С. Воропай, Д. Г. Мельников, Л. С. Ляшенко, А. А. Луговский, Ю. П. Истомин. Журн. прикл. спектр., 77, № 3 (2010) 438—444

10. A. А. Lugovski, M. P. Samtsov, K. N. Kaplevsky, D. S. Tarasau, E. S. Voropay, P. T. Petrov, Y. P. Istomin. J. Photochem. Photobiol. A: Chem., 316 (2016) 31—36, doi: 10.1016/j.jphotochem.2015.10.008

11. М. П. Самцов, Д. С. Тарасов, А. С. Горященко, Н. И. Казачкина, В. В. Жердева, А. П. Савицкий, И. Г. Меерович. Журн. Бел. гос. ун-та. Физика, № 1 (2018) 33—40

12. М. П. Самцов, Д. С. Тарасов, Е. С. Воропай, Л. С. Ляшенко, П. Т. Петров, В. М. Насек, А. О. Савин, Р. Д. Зильберман. Журн. Бел. гос. ун-та. Физика, № 1 (2019) 19—26

13. Н. В. Белько, М. П. Самцов, Д. С. Тарасов. Журн. Бел. гос. ун-та. Физика, № 3 (2020) 17—23

14. Д. С. Тарасов, М. П. Самцов, Н. Н. Красноперов. Журн. Бел. гос. ун-та. Физика, № 2 (2022) 4—11

15. А. Гордон, Р. Форд. Спутник химика, Москва, Мир (1976)

16. А. С. Сташевский, В. А. Галиевский, Б. М. Джагаров. Приборы и методы измерений, 2, № 1 (2011) 25

17. К. Н. Каплевский, М. П. Самцов, А. С. Сташевский, В. А. Галиевский, Д. С. Тарасов, Е. С. Воропай. Вестн. БГУ. Сер.1: Физ. Мат. Информ., № 2 (2012) 7—11

18. P. K. Frederiksen, S. P. McIlroy, C. B. Nielsen, L. Nikolajsen, E. Skovsen, M. Jørgensen, K. V. Mikkelsen, P. R. Ogilby. J. Am. Chem. Soc., 127 (2005) 255—269, doi: 10.1021/ja0452020

19. М. П. Самцов, Е. С. Воропай, К. Н. Каплевский, Д. Г. Мельников. Журн. прикл. спектр., 75, № 5 (2008) 684—693

20. М. П. Самцов, Д. С. Тарасов, А. С. Сташевский, К. Н. Каплевский, Е. С. Воропай. Журн. прикл. спектр., 81, № 2 (2014) 219—227

21. Е. С. Воропай, М. П. Самцов, К. Н. Каплевский. Журн. прикл. спектр., 70 (2003) 635―641

22. T. Welton, C. Reichardt. Solvents and Solvent Effects in Organic Chemistry, Weinheim, John Wiley & Sons (2011)

23. I. R. Gould, R. H. Young, R. E. Moody, S. J. Farid. Phys. Chem., 95, N 5 (1991) 2068—2080, doi: 10.1021/j100158a031

24. X. Yang, A. Zaitsev, B. Sauerwein, S. Murphy, G. B. Schuster. J. Am. Chem. Soc., 114, N 2 (1992) 793—794, doi: 10.1021/ja00028a075

25. Y. Marcus, G. Hefter. Chem. Rev., 106, N 11 (2006) 4585—4621, doi: 10.1021/cr040087x

26. A. S. Tatikolov, L. A. Shvedova, N. A. Derevyanko, A. A. Ishchenko, V. A. Kuzmin. Chem. Phys. Lett., 190, N 3-4 (1992) 291—297, doi: 10.1016/0009-2614(92)85341-7

27. A. V. Odinokov, M. V. Bazilevskii, N. Kh. Petrov, A. K. Chibisov, M. V. Alfimov. High Energy Chemistry, 44 (2010) 376—382, doi: 10.1134/S0018143910050048

28. В. А. Кузьмин, А. П. Дарманян, В. И. Широкова, М. А. Альперович, И. И. Левкоев. Изв. АН СССР. Сер. хим., 3 (1978) 581—586

29. N. Derkaoui, S. Said, Y. Grohens, R. Olier, M. Privat. J. Colloid and Interface Sci., 305 (2007) 330—338, doi: 10.1016/j.jcis.2006.10.008

30. B. Heymann, H. Grubmüller. Chem. Phys. Lett., 307, N 5-6 (1999) 425—432, doi: 10.1016/S00092614(99)00531-X

31. Y. Hu, J. Xie, Y. W. Tong, C. H. Wang. J. Control. Rel., 118, N 1 (2007) 7—17, doi: 10.1016/j.jconrel.2006.11.028

32. M. T. Peracchia, C. Vauthier, C. Passirani, P. Couvreur, D. Labarre. Life Sci., 61, N 7 (1997) 749—761, doi: 10.1016/S0024-3205(97)00539-0

33. S. D. Li, L. Huang. J. Control. Rel., 145, N 3 (2010) 178—181, doi: 10.1016%2Fj.jconrel.2010.03.016

34. Y. Guo, H. Yuan, W. L. Rice, A. T. Kumar, C. J. Goergen, K. Jokivarsi, L. Josephson. Am. Chem. Soc., 134, N 47 (2012) 19338—19341, doi: 10.1021/ja309085b