Люмінесцентні властивості заміщених 4-амiнофталiмiдiв: розрахунки та експеримент

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: 27.02.2020Цель. 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: 27.02.2020Мета. 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: 27.02.202

Exploring covalently bonded diamondoid particles with valence photoelectron spectroscopy

We investigated the valence electronic structure of diamondoid particles in the gas phase, utilizing valence photoelectron spectroscopy. The samples were singly or doubly covalently bonded dimers or trimers of the lower diamondoids. Both the bond type and the combination of bonding partners are shown to affect the overall electronic structure. For singly bonded particles, we observe a small impact of the bond on the electronic structure, whereas for doubly bonded particles, the connecting bond determines the electronic structure of the highest occupied orbitals. In the singly bonded particles a superposition of the bonding partner orbitals determines the overall electronic structure. The experimental findings are supported by density functional theory computations at the M06-2X/cc-pVDZ level of theory.Comment: 7 pages, 7 figure

Функціоналізація димерів діамантану

Aim. To develop preparative methods for functionalization of diamantane dimers. Results and discussion. The reaction of 1,1′-bisdiamantane with bromine and the subsequent hydrolysis gives 6-hydroxy-1,1′-bіsdіamantane with a yield of 56 %. The reactions of 4,4′-bisdiamantane with nitric acid or liquid bromine followed by hydrolysis leads to a mixture of hydroxy derivatives and 1,1′-dihydroxy-4,4′-bisdiamantane after isomerization in sulfuric acid (with a yield of 73 %). Thus, the reactivity of bisdiamantanes with electrophiles is determined by the higher stability of the carbocations in the medial positions of the cages as shown by DFT computations. Whereas medial bridgehead substitutions dominate in reactions of 4,4′-bisdiamantane with elec­trophiles, the arylation with benzene in the presence of tert-butyl bromide and aluminum chloride gives bis-apical derivative – 9,9’-diphenyl-4,4’-bisdiamantane. Experimental part. The structure of 6-hydroxy-1,1′-bіsdіamantane was confirmed by X-ray diffraction analysis. The substitution pattern in 1,1′-dihydroxy-4,4′-bisdamantane was confirmed by 2D-NMR spectra. The arylation of 4,4′-bisdiamantane with benzene proceeds as bis-apical substitution to give highly symmetric 9,9’-di­phenyl-4,4’-bisdiamantane in 47 %. Conclusions. It has been shown that the medial bridgehead substitution dominates in the reactions of bisdia­mantanes with strong electrophiles, and only the arylation of 4,4′-bisdiamantane proceeds as a bis-apical substitution.Received: 31.03.2020Revised: 05.05.2020Accepted: 29.05.2020Цель. Разработать препаративные методы функционализации димеров диамантана.Результаты и их обсуждение. Реакция 1,1’-бисдиамантана с бромом и последующий гидролиз дают 6-гидрокси-1,1’-бисдиамантан с выходом 56%. Реакция 4,4’-бисдиамантана с азотной кислотой или жидким бромом с последующим гидролизом приводит к смеси гидроксипроизводных и 1,1’-дигидрокси- 4,4’-бисдиамантана после изомеризации в серной кислоте (выход – 73%). Таким образом, реакционная способность бис-диамантанов с электрофилами обусловлена большей стабильностью карбкатионов в медиальных положениях, что было подтверждено DFT-расчетами. Тогда как медиальное замещение до­минирует в реакциях 4,4’-бисдиамантана с электрофилами, арилирование бензолом в присутствии трет-бутилбромида и хлорида алюминия дает бис-апикальное производное 9,9’-дифенил-4,4’-бисдиамантан. Экспериментальная часть. Структура 6-гидрокси-1,1’-бисдиамантана была подтверждена данными рентгеноструктурного анализа. Направление замещения в 1,1’-дигидрокси-4,4’-бисдиамантане было подтверж­дено спектрами 2D-ЯМР. Арилирование 4,4’-бисдиамантана бензолом протекает как бис-апикальное за­мещение с образованием высокосимметричного 9,9’-дифенил-4,4’-бисдиамантана с выходом 47%. Выводы. Показано, что медиальное замещение доминирует в реакциях бисдиамантанов с сильными электрофилами, и только арилирование 4,4’-бисдиамантана протекает как бис-апикальное замещение.Received: 31.03.2020Revised: 05.05.2020Accepted: 29.05.2020Мета. Розробити препаративні методи функціоналізації димерів діамантану. Результати та їх обговорення. Реакція 1,1’-бісдіамантану з бромом і подальший гідроліз дають 6-гідрокси- 1,1’-бісдіамантан з виходом 56 %. Реакція 4,4’-бісдіамантану з азотною кислотою або рідким бромом з наступ­ним гідролізом приводить до суміші гідроксипохідних та до 1,1’-дигідрокси-4,4’-бісдіамантану після ізо­меризації в сірчаній кислоті (вихід – 73 %). Таким чином, реакційна здатність бісдіамантанів з електрофілами визначається більшою стабільністю карбокатіонів у медіальних положеннях каркасів, що було доведено DFT-розрахунками. Тоді як медіальне заміщення домінує в реакціях 4,4’-бісдамантану з електрофілами, арилювання бензеном у присутності трет-бутилброміду та алюмінію хлориду дає біс-апікальне похідне 9,9’-дифеніл-4,4’-бісдіамантан. Експериментальна частина. Структуру 6-гідрокси-1,1’-бісдіамантану було доведено даними рентге­ноструктурного аналізу. Напрямок заміщення в 1,1’-дигідрокси-4,4’-бісдіамантані було підтверджено спек­трами 2D-ЯМР. Арилювання 4,4’-бісдіамантану бензеном відбувається як біс-апікальне заміщення з утво­ренням 9,9’-дифеніл-4,4’-бісдіамантану з виходом 47 %. Висновки. Показано, що медіальне заміщення домінує в реакціях бісдіамантанів із сильними електро­філами, і лише арилювання 4,4’-бісдіамантану перебігає як біс-апікальне заміщення.Received: 31.03.2020Revised: 05.05.2020Accepted: 29.05.202

Р-стереогенні діамандоїдні фосфіни

Despite diamondoid phosphines have found many synthetic applications and are even available commercially the chemistry of chiral diamondoid phosphines remains largely unexplored.Aim. To develop the convenient preparative method for the preparation of sterically-congested P-stereogenic secondary diamodoidyl phosphines as potential organocatalysts and ligands in the asymmetric synthesis.Results and discussion. A convenient method for the synthesis of P-stereogenic diamondoid phosphines with high yields through the phosphorylation of hydroxydiamondoids in trifluoroacetic acid followed by the reduction of the corresponding asymmetric chlorophosphonates has been proposed. The secondary phosphines obtained form stable complexes with borane that can be used to separate diamondoid phosphines into enantiomers.Experimental part. The experimental procedures for the preparation of 1- and 4-diamantyl-1-adamantyl- and phenylphosphines were developed; the structures of new compounds were confirmed by NMR and HRMS spectral data.Conclusions. A number of P-stereogenic mixed diamondoidylaryl phosphines and the secondary phosphines containing exclusively diamondoid substituents has been prepared. A degree of steric bulkiness is determined by the combination of diamondoid substituents around a phosphorus atom where 1-diamantyl derivatives are the most sterically-congested. The compounds obtained are potential ligands in asymmetric catalysis.Received: 31.03.2020Revised: 24.06.2020Accepted: 27.08.2020Незважаючи на те, що діамандоїдні фосфіни широко використовуються в органічному синтезі і навіть доступні комерційно, хімія хіральних діамандоїдних фосфінів залишається не дослідженою.Мета. Розробити зручний препаративний метод синтезу стереоускладнених Р-стереогенних вторинних діамандоїдних фосфінів, які можуть бути використані як ліганди в асиметричному синтезі, а також як органокаталізатори.Результати та їх обговорення. Запропоновано зручний метод синтезу P-стереогенних діамандоїдних фосфінів шляхом фосфорилювання гідроксипохідних діамандоїдів у трифтороцтовій кислоті з подальшим відновленням відповідних асиметричних хлорофосфонатів з високими виходами. Одержані таким чином фосфіни утворюють стійкі комплекси з бораном, які розглядаються як проміжні сполуки для подальшого розділення енантіомерів.Експериментальна частина. Був розроблений препаративний метод синтезу 1- і 4-діамантил-, 1-адамантил- і фенілфосфінів, структури яких підтверджено мас-спектрометричними і ЯМР-спектральними даними.Висновки. Одержано ряд Р-стереогенних змішаних діамандоїларилфосфінів та вторинних фосфінів, які містять виключно діамандоїдні замісники. Ступінь стеричного навантаження сполук визначається комбінацією діамандоїдних замісників навколо атома фосфору, де похідні 1-діамантилу найбільш стерично ускладнені. Одержані сполуки є потенційними лігандами в асиметричному каталізі.Received: 31.03.2020 Revised: 24.06.2020 Accepted: 27.08.202

Hybrid Group IV Nanophotonic Structures Incorporating Diamond Silicon-Vacancy Color Centers

We demonstrate a new approach for engineering group IV semiconductor-based quantum photonic structures containing negatively charged silicon-vacancy (SiV$^-$) color centers in diamond as quantum emitters. Hybrid SiC/diamond structures are realized by combining the growth of nanoand micro-diamonds on silicon carbide (3C or 4H polytype) substrates, with the subsequent use of these diamond crystals as a hard mask for pattern transfer. SiV$^-$ color centers are incorporated in diamond during its synthesis from molecular diamond seeds (diamondoids), with no need for ionimplantation or annealing. We show that the same growth technique can be used to grow a diamond layer controllably doped with SiV$^-$ on top of a high purity bulk diamond, in which we subsequently fabricate nanopillar arrays containing high quality SiV$^-$ centers. Scanning confocal photoluminescence measurements reveal optically active SiV$^-$ lines both at room temperature and low temperature (5 K) from all fabricated structures, and, in particular, very narrow linewidths and small inhomogeneous broadening of SiV$^-$ lines from all-diamond nano-pillar arrays, which is a critical requirement for quantum computation. At low temperatures (5 K) we observe in these structures the signature typical of SiV$^-$ centers in bulk diamond, consistent with a double lambda. These results indicate that high quality color centers can be incorporated into nanophotonic structures synthetically with properties equivalent to those in bulk diamond, thereby opening opportunities for applications in classical and quantum information processing

Noncovalent interactions in crowded olefinic radical cations

Peer reviewe

Notes for genera: basal clades of Fungi (including Aphelidiomycota, Basidiobolomycota, Blastocladiomycota, Calcarisporiellomycota, Caulochytriomycota, Chytridiomycota, Entomophthoromycota, Glomeromycota, Kickxellomycota, Monoblepharomycota, Mortierellomycota, Mucoromycota, Neocallimastigomycota, Olpidiomycota, Rozellomycota and Zoopagomycota)

Compared to the higher fungi (Dikarya), taxonomic and evolutionary studies on the basal clades of fungi are fewer in number. Thus, the generic boundaries and higher ranks in the basal clades of fungi are poorly known. Recent DNA based taxonomic studies have provided reliable and accurate information. It is therefore necessary to compile all available information since basal clades genera lack updated checklists or outlines. Recently, Tedersoo et al. (MycoKeys 13:1--20, 2016) accepted Aphelidiomycota and Rozellomycota in Fungal clade. Thus, we regard both these phyla as members in Kingdom Fungi. We accept 16 phyla in basal clades viz. Aphelidiomycota, Basidiobolomycota, Blastocladiomycota, Calcarisporiellomycota, Caulochytriomycota, Chytridiomycota, Entomophthoromycota, Glomeromycota, Kickxellomycota, Monoblepharomycota, Mortierellomycota, Mucoromycota, Neocallimastigomycota, Olpidiomycota, Rozellomycota and Zoopagomycota. Thus, 611 genera in 153 families, 43 orders and 18 classes are provided with details of classification, synonyms, life modes, distribution, recent literature and genomic data. Moreover, Catenariaceae Couch is proposed to be conserved, Cladochytriales Mozl.-Standr. is emended and the family Nephridiophagaceae is introduced

Centrality evolution of the charged-particle pseudorapidity density over a broad pseudorapidity range in Pb-Pb collisions at root s(NN)=2.76TeV

Peer reviewe