Kísérleti és elméleti kutatások fotofizikai folyamatok oldószerfüggésének általánosabb leírására = Experimental and theoretical examinations for better understanding of solvent dependence of photophysical processes

Abstract

A zárójelentésben bemutatott kutatásokban több modellrendszeren vizsgáltuk az oldószer különböző tulajdonságainak - így polaritásának, viszkozitásának és hidrogénhíd-kötő képességének - hatását a fotofizikai rendszer viselkedésére. A polaritás-függést a Lippert-Mataga formalizmussal értelmeztük, az effektus segítségével meg tudtuk határozni több 4-amino-benzonitril származék, az N-fenil-pirol, a 4-(dimetilamino)-piridin és az utóbbi molekula hidrogénhidas komplexének gerjesztett állapotú dipólusmomentumát is. A komlexált molekula esetében az oldószer polaritásának növelése a gerjesztett állapot jellegének megváltozását indukálta. A gerjesztett állapotú folyamatok termodinamikájának és kinetikájának kvantitatív elemzése lehetővé tette a hasonló jellegű, alapállapotban is lejátszódó folyamatok sebességének becslését, valamint az eredményeink alapján felmerült annak a lehetősége is, hogy a hidrogénhidas komplexképződés egyáltalán nem tekinthető elemi reakciónak. Megmutattuk, hogy az oldat viszkozitása jelentősen befolyásolhatja a gerjesztett állapotú folyamatokat, egyrészt a nagy amplitúdójú relaxációs mozgások gátlásával, másreszt az oldószerburok átrendeződésének fékezésével, ennek eredményeképpen szélsőségesebb esetekben meglepő kinetikai és fotofizikai jelenségeket is tapasztalhatunk. | In our examinations presented here, the properties of several model systems are elucidated as the function of solvent polarity, viscosity as well as hydrogen bond donor properties. The influence of the polarity was described by the Lippert-Mataga equation, and the excited state dipole moments were calculated for 4-aminobenzonitril derivatives, for N-phenylpyrol, for 4-(dimethylamino)pyridine and its hydrogen-bond complexed derivative. The increase of the solvent polarity induces a change in the nature of the intramolecular charge transfer singlet excited species in the last case. Quantitative analysis of the thermodynamics and kinetics of the excited state hydrogen-bond forming processes made possible to estimate rate of the analogous ground-state reactions, as well as to suppose the assumption that the reaction in question is not an elementary process at all. The viscosity of the solvent was shown a crucial factor influencing the excited state processes by hindering the large amplitude intramolecular relaxation motions, as well as by slowing down the solvent relaxation processes causing in extreme cases surprising kinetic and photophysical feature