Сольватохромия полиметиновых красителей как основа для разработки новых молекулярных зондов

Изучена сольватохромия полиметиновых (цианиновых) красителей (ПК) для выявления влияния свойств растворителя на их спектральные характеристики. С этой целью измерены спектры поглощения и флуоресценции ПК различных классов в растворителях различной природы (от сильнополярных до неполярных и от протонодонорных до апротонных). На основе полученных экспериментальных результатов и имеющихся литературных данных установлена корреляция максимумов поглощения и флуоресценции ПК (ν_погл и ν_фл) с полярностью (диэлектрической проницаемостью ε) и поляризуемостью (показателем преломления n) растворителя. Показано, что значения ν_погл и ν_фл плохо коррелируют с функцией Бейлисса f(n²) = (n² – 1)/(2n² + 1), однако хорошие линейные корреляции достигаются при комбинировании функции Бейлисса с функциями диэлектрической проницаемости растворителя f(ε) или ϕ(ε) в виде f(n²) + αf(ε) или f(n²) + αf(ε) (где f(ε) = (ε – 1)/(2ε + 1) и ϕ(ε) = (ε – 1)/(ε + 2)). Такие корреляции обнаружены для симметричных ПК — карбо-, дикарбо- и частично трикарбоцианинов и монометинов. При этом не обнаружено существенного влияния на такие корреляции протонодонорной способности или нуклеофильности растворителя. Сделан вывод, что поляризуемость и полярность растворителя являются доминирующими факторами, определяющими спектральные сдвиги симметричных ПК. Полученные результаты создают основу для использования симметричных ПК в качестве зондов и сенсоров полярности/поляризуемости молекулярного окружения в различных системах с потенциальным применением в биохимии, биофизике и других областях.

1. А. А. Ищенко. Успехи химии, 60 (1991) 1708—1743 https://doi.org/10.1070/RC1991v060n08ABEH001116

2. A. Mishra, R. K. Behera, P. K. Behera, B. K. Mishra, G. B. Behera. Chem. Rev., 100 (2000) 1973—2011, https://doi.org/10.1021/cr990402t

3. A. S. Tatikolov. J. Photochem. Photobiol. C, 13 (2012) 55—90, https://doi.org/10.1016/j.jphoto-chemrev.2011.11.001

4. H. Mustroph. Phys. Sci. Rev., 5 (2020) 20190145, https://doi.org/10.1515/psr-2019-0145

5. P. Pronkin, A. Tatikolov. Quant. Biol., 9 (2021) 440—450, https://doi.org/10.15302/J-QB-021-0263

6. А. С. Татиколов, П. Г. Пронкин. Изв. АН. Сер. хим., 74 (2025) 2292—2302 https://doi.org/10.1007/s11172-025-4713-4

7. B. Champagne, M. Guillaume, F. Zutterman. Chem. Phys. Lett., 425 (2006) 105—109, https://doi.org/10.1016/j.cplett.2006.05.009

8. W. West, A. L. Geddes. J. Phys. Chem., 68 (1964) 837—847, https://doi.org/10.1021/j100786a023

9. N. S. Bayliss. J. Chem. Phys., 18 (1950) 292—296, https://doi.org/10.1063/1.1747621

10. I. A. Koppel, V. A. Palm. The Influence of the Solvent on Organic Reactivity, Chapter 5, Eds. N. B. Chapman, J. Shorter, Advances in Linear Free Energy Relationships, Boston, MA, Springer (1972) 203—280, https://doi.org/10.1007/978-1-4615-8660-9_5

11. M. L. Carman, T. G. Chasteen. Chem. Ed., 1 (1996) 1—13, https://doi.org/10.1007/s00897960012a

12. J. L. Devore. Probability and Statistics for Engineering and the Sciences, 8th ed., Boston, MA, Cengage Learning (2011) 508—510, ISBN 978-0-538-73352-6

13. T. J. Archdeacon. Correlation and Regression Analysis: a Historian's Guide, University of Wisconsin Press (1994) 161—162, ISBN 0-299 13650-7, OCLC 27266095

14. B. Liengme, K. Hekman. In: Liengme’s Guide to Excel 2016 for Scientists and Engineers, Elsevier (2020) 291—316, https://doi.org/10.1016/b978-0-12-818249-9.00012-1

15. P. Stoker, G. Tian, J. Y. Kim. In: Basic Quantitative Research Methods for Urban Planners, Eds. R. Ewing, K. Park, Routledge, New York (2020) 197—219, https://doi.org/10.4324/9780429325021-11

16. D. Kraus. Medical Writing, 23 (2014) 25—28, https://doi.org/10.1179/2047480613Z.000000000181

17. S. A. Glantz, B. K. Slinker, T. B. Neilands. Primer of Applied Regression and Analysis of Variance, 3rd ed., McGraw-Hill Medical (2016).

18. S. Holm. Scand. J. Statistics, 6 (1979) 65—70

19. P. G. Pronkin, A. S. Tatikolov. Int. J. Mol. Sci., 24 (2023) 13954, https://doi.org/10.3390/ijms241813954

20. B. Ganguly, R. K. Nath. Asian J. Res. Chem., 5 (2012) 1113—1117

21. N. A. Derevyanko, G. G. Dyadyusha, A. A. Ishchenko, A. I. Tolmachev. Theor. Exp. Chem., 19 (1983) 150—157, https://doi.org/10.1007/BF00522419

22. P. G. Pronkin, A. S. Tatikolov. Spectrochim. Acta, Part A, 202 (2018) 269—275, https://doi.org/10.1016/j.saa.2018.05.053

23. A. Kawski, P. Bojarski. Chem. Phys., 375 (2010) 52—57, https://doi.org/10.1016/j.chem-phys.2010.07.018

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

25. A. S. Tatikolov, K. S. Dzhulibekov, L. A. Shvedova, V. A. Kuzmin, A. A. Ishchenko. J. Phys. Chem., 99 (1995) 6525—6529, https://doi.org/10.1021/j100017a037

26. A. A. Ishchenko, V. A. Svidro, N. A. Derevyanko. Dyes and Pigments, 10 (1989) 85—96, https://doi.org/10.1016/0143-7208(89)85001-6

27. G. G. Dyadyusha, I. V. Repyakh, A. D. Kachkovskii. Theor. Exp. Chem., 20 (1984) 372—379, https://doi.org/10.1007/BF00516570

28. P. G. Pronkin, A. S. Tatikolov. Chemosensors, 11 (2023) 280, https://doi.org/10.3390/chemosen- sors11050280

29. M. Y. Anikovsky, A. S. Tatikolov, V. A. Kuzmin. Int. J. Photoenergy, 1 (1999) 1, https://doi.org/10.1155/S1110662X99000070