RU2786996C1 - 1,3,3-триметил-5-метокси-6´-бром-8´-[(Е)-2-(1´´,3´´,3´´-триметил-5-метокси-3Н-индолий-2´´-ил)винил]-спиро[индолин-2,2´-2Н-хромен] йодид, обладающий фотохромными свойствами - Google Patents

1,3,3-триметил-5-метокси-6´-бром-8´-[(Е)-2-(1´´,3´´,3´´-триметил-5-метокси-3Н-индолий-2´´-ил)винил]-спиро[индолин-2,2´-2Н-хромен] йодид, обладающий фотохромными свойствами Download PDF

Info

Publication number
RU2786996C1
RU2786996C1 RU2022109455A RU2022109455A RU2786996C1 RU 2786996 C1 RU2786996 C1 RU 2786996C1 RU 2022109455 A RU2022109455 A RU 2022109455A RU 2022109455 A RU2022109455 A RU 2022109455A RU 2786996 C1 RU2786996 C1 RU 2786996C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
trimethyl
methoxy
indoline
spiro
chromene
Prior art date
Application number
RU2022109455A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2786996C9 (ru
Inventor
Анастасия Сергеевна Козленко
Артем Дмитриевич Пугачёв
Надежда Ивановна Макарова
Илья Вячеславович Ожогин
Ирина Александровна Ростовцева
Анатолий Викторович Метелица
Борис Сергеевич Лукьянов
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2786996C1 publication Critical patent/RU2786996C1/ru
Publication of RU2786996C9 publication Critical patent/RU2786996C9/ru

Links

Images

Abstract

Изобретение относится к области органической химии, а именно к новому производному в ряду индолиновых спиропиранов. Представлен 1,3,3-триметил-5-метокси-6'-бром-8'-[(Е)-2-(1'',3'',3''-триметил-5-метокси-3Н-индолий-2''-ил)винил]-спиро[индолин-2,2'-2Н-хромен] йодид формулы 1. Изобретение обеспечивает увеличение времени жизни открытой формы спиропирана в ряду 1,3,3-триметилспиро-индолино-2,2'-[2Н]хроменов с заместителями в бензопирановом фрагменте и может быть инкорпорировано в анионную магнитную подрешетку в качестве фотохимического молекулярного переключателя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к новому производному в ряду индолиновых спиропиранов, а именно к неописанному ранее 1,3,3-триметил-5-метокси-6'-бром-8'-[(Е)-2-(1'',3'',3''-триметил-5-метокси-3Н-индолий-2''-ил)винил]-спиро[индолин-2,2'-2Н-хромен] йодиду формулы 1:
Figure 00000001
Соединение обладает фотохромными свойствами и может быть использовано при создании органических магнитов с управляемыми характеристиками в качестве катионной функциональной составляющей со сложными металло-оксалатными анионами, а также в системах записи-чтения информации.
Спиропираны являются одним из наиболее перспективных классов органических фотохромных соединений. Это связано с высокими квантовыми выходами фотоизомеризации, сравнительной легкостью синтеза и модификации структуры молекулы спиропиранов, позволяющей осуществлять тонкую настройку фотодинамических характеристик, а также существенным различием в физико-химических, прежде всего спектральных свойствах исходной и фотоиндуцированной формы. Фотохромные превращения спиропиранов представляют собой большой интерес, так как материалы на их основе могут быть использованы для записи и хранения информации. Фотохромные превращения нейтральных спиропиранов, связанны с разрывом связи Сспиро-О и последующей изомеризацией молекулы, что требуют достаточного свободного пространства и поэтому в кристаллах затруднены в силу плотной упаковки молекул в решётке. Как правило, нейтральные спиропираны в монокристаллах и кристаллических порошках не проявляют фотоокрашивания, обусловленного образованием открытых мероцианиновых структур.
В солевых спироциклических системах, содержащих объемные анионы, рыхлая упаковка кристаллической решетки не создает стерических затруднений для фотоизомеризации закрытой формы спиропирана в соответствующие фотоиндуцированные мероцианиновые изомеры. Таким образом, переход к катионным производным спиропиранов позволит инкорпорировать их в солевые структуры, кристаллы которых, за счет наличия противоионов, предоставляют больше пространства для успешного протекания фотоизомеризации.
Получение таких солевых систем со сложным плоскими двумерными метало-оксалатными анионами является эффективной методологией создания перспективных органических магнитов с управляемыми характеристиками. В настоящее время актуальным направлением в химии «умных» материалов, обладающих переключаемыми свойствами, является разработка новых гибридных полифункциональных материалов для молекулярной электроники. Кристаллы молекулярных магнетиков должны объединять в себе две функциональные подрешетки, одна из которых представлена анионами моно- и биметаллических оксалатных комплексов, являющихся эффективными мостиковыми лигандами для переноса магнитных взаимодействий между ионами металлов и используются в качестве магнитной подрешетки. В качестве катионной функциональной составляющей в молекулярный магнетик могут быть инкорпорированы катионные формы спиропиранов. В подобной системе спиросоединение действует как фотохимический молекулярный переключатель, возмущающий магнитную подрешетку.
Все современные системы записи/чтения/хранения информации работают в ближнем ИК-диапазоне.
Для возможного использования в таких системах фотохромных спиропиранов необходимо, чтобы максимумы поглощения открытой формы находился в области работы лазера. Так, например, распространенный гелий-неоновый лазер, используемый для считывания штрих-кодов, имеет рабочую длину волны 632,8 нм.
Актуальной проблемой современной химии функциональных материалов является синтез новых солевых производных спиропиранов и изучение их свойств, что позволит отработать подходы к получению новых магнитных материалов, потенциально обладающих способностью к фотопереключению в твердой фазе.
Известен 8'-метокси-1,3,3-триметил-спиро-индолино-2,2'-2Н-хромен 2, проявляющий фотохромные свойства (S. Torres R., A. L. Vazquez S., and E. A. Gonzdez S. Synthetic Communications. 1995, Vol. 25, № 1, 105 - 110).
Figure 00000002
Однако максимум поглощения его открытой формы находится в недостаточно длинноволновой области, не позволяющей использовать его в системах для записи/чтения/хранения информации.
Известен 6'-бром-1,3,3,-триметил-спиро индолино-2,2'-2Н-хромен формулы 3, проявляющий фотохромные свойства с максимумом длинноволновой полосы поглощения при 408 нм, что недостаточно для целей практического применения (Silvia Torres R. , Ana L. VAzquez S., and Eduardo A. Gonzdez S. Novel syntheses of spiropyran photochromatic compounds using ultrasound Synthetic communications, 25(1), 105-1 10 (1995).
Figure 00000003
Известен 1,3,3,6'-тетраметил-8' [(Е)-2-(1'',3'',3''-триметилиндолий-2''- ил)винил]спиро [индолин-2,2' 2H-хромен] перхлорат 4
Figure 00000004
(Pugachev, A.D., Ozhogin, I.V., Lukyanova, M.B., Lukyanov, B.S., Kozlenko, A.S., Rostovtseva, I.A., Makarova, N.I., Tkachev, V.V., Aldoshin, S.M., Metelitsa, A.V. Synthesis, structure and photochromic properties of indoline spiropyrans with electron-withdrawing substituents) Journal of Molecular Structure, 2021 V. 1229, Article 129615). Фотоиндуцированная форма его находится в том же спектральном диапазоне (708 нм для соединения 1 и 730 для соединений 4), однако он обладает низким временем жизни фотоокрашенной формы (8.4 сек).
Наиболее близким по структуре и достигаемому результату является 1,3,3-триметил-6'-бром-8' [(Е)-2-(1'',3'',3''-триметилиндолий-2''- ил)винил]спиро [индолин-2,2' 2H-хромен] перхлорат 5
Figure 00000005
(Artem D. Pugachev, Ilya V. Ozhogin, Maria B. Lukyanova, Boris S. Lukyanov, Irina A. Rostovtseva, Igor V. Dorogan, Nadezhda I. Makarova, Valery V. Tkachev, Anatoly V. Metelitsa, Sergey M. Aldoshin Visible to near-IR molecular switches based on photochromic indoline spiropyrans with a conjugated cationic fragment. Spectrochimica Acta Part A. Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2020. V. 230. Article 118041). Фотоиндуцированная форма его находятся в том же спектральном диапазоне (708 нм для соединения 1 и для соединений 5), однако он обладают низким временем жизни фотоокрашенной формы (238.7 сек).
Задачей изобретения является получение нового фотохромного катиона, который может быть инкорпорирован в анионную магнитную подрешетку в качестве фотохимического молекулярного переключателя.
Техническим результатом изобретения является увеличение времени жизни открытой формы спиропирана в ряду 1,3,3-триметилспиро-индолино-2,2'-[2Н]хроменов с заместителями в бензопирановом фрагменте.
Технический результат достигается соединением 1.
Изобретение удовлетворяет критерию изобретательского уровня, так как среди спиропиранов индолинового ряда не известна взаимосвязь между строением сложного заместителя в бензоядре 2Н-хроменового фрагмента молекулы и их фотохромными свойствами.
Соединение 1 получают исходя из иодида 1,2,3,3-тетраметил-5-метокси-индолилия и 4-бром-2,6-диформил-фенола.
Figure 00000006
Ниже приведён пример получения соединения 1.
Пример 1. 1,3,3-триметил-5-метокси-6'-бром-8'-[(Е)-2-(1'',3'',3''-триметил-5-метокси-3Н-индолий-2''-ил)винил]-спиро[индолин-2,2'-2Н-хромен] йодид.
В 10 мл изопропилового спирта растворяют 0.229 г (0.001 моль) 2,6-диформил-4-бромфенола и 0.662 г (0.002 моль) 1,2,3,3-тетраметил-5-метокси-индолия, по каплям добавляют 0.1 мл триэтиламина. Кипятят с обратным холодильником 3 часа. Осадок перекристаллизовывают из этанола, промывают водой и холодным этанолом. Получают темно бордовый порошок (0.275 г), выход 37.8 %, Т пл. 242-243°С.
ИК-спектр, см-1:1651, 1604 (νС=С), 1309 (νСар-N), 1074 (?Cl=O в ClO4 -), 928 (νСспиро-O).
Спектр ЯМР 1H (CDCl3) δ, м.д.: 7.96 (d, J = 2.3 Hz, 1H, H-7′), 7.86 (d, J = 16.5 Hz, 1H, H-10′′), 7.63 (d, J = 8.8 Hz, 1H, H-7′′), 7.38 (d, J = 16.5 Hz, 1H, H-9′′), 7.32 (d, J = 2.2 Hz, 1H, H-5′), 7.01 (dd, J = 8.8, 2.4 Hz, 1H, H-6′′), 6.93 (d, J = 2.4 Hz, 1H, H-4′′), 6.85 (d, J = 10.3 Hz, 1H, H-4′), 6.79 (dd, J = 8.3, 2.5 Hz, 1H, H-6), 6.73 (d, J = 2.5 Hz, 1H, H-4), 6.52 (d, J = 8.4 Hz, 1H, H-7), 5.86 (d, J = 10.3 Hz, 1H, H-3′), 3.90 (s, 3H, N+-CH3), 3.87 (s, 3H, O-CH3), 3.82 (s, 3H, O-CH3), 2.69 (s, 3H, N-CH3), 1.42 (s, 3H, гем-С-CH3), 1.39 (s, 3H, гем-С-CH3), 1.25 (s, 3H гем-С-CH3), 1.19 (s, 3H, гем-С-CH3).
Спектр ЯМР 13C (CDCl3) δ, м.д.: 179.93 (С-2′′), 161.71 (С-8′′а), 154.52 (С-5), 154.24 (С-9′), 145.45 (С-5′′), 145.20 (C-10′′), 141.92 (С-8), 137.87 (С-8), 134.85 (С-8′′), 134.04 (C-5′), 133.33 (C-7′), 128.52 (C-4′), 122.10 (С-6′), 121.71 (С-8′), 121.21 (C-3′), 116.77 (C-7′′), 114.63 (С-9′а), 113.95 (C-6′′), 113.11 (C-9′′), 112.07 (C-6), 109.66 (C-4), 108.87 (C-4′′), 108.04 (C-2,2′), 107.97 (C-7), 56.35 (O-CH3), 56.32 (O-CH3), 52.56 (C-3′′), 52.06 (C-3), 36.47 (N+-CH3), 29.67 (N-CH3), 26.79 (гем-С-CH 3 ), 26.64 (гем-С-CH 3 ), 25.38 (гем-С-CH 3 ), 20.06 (гем-С-CH 3 ).
На рис. 1 приведён масс-спектр соединения 1. Масс-спектр: HRMS (ESI): m/z [M] + calcd для C34H36BrN2O3 : 599.1904; найдено 599.1888
Электронные спектры поглощения растворов исследуемого соединения до и после облучения регистрировались на спектрофотометре Cary 100 Scan. Для приготовления раствора использовали ацетонитрил («Aldrich») спектральной степени чистоты. На рис. 2 приведены изменения в спектрах поглощения спиропирана 1 при облучении УФ-светом (λобл = 365 нм, Δt = 30 c) в ацетонитриле, C = 3.3⋅10-5 M, Т = 293 K. На рис. 3 приведена кинетическая кривая термического процесса рециклизации в максимуме мероцианинового изомера спиропирана 1 в ацетонитриле, Т = 293 K. Точки - экспериментальные данные, линия - результат аппроксимации моно-экспоненциальной функции
Спектральные и кинетические характеристики соединения 1 приведены в таблице 1. Там же приведены результаты исследований для ближайших аналогов.
Таблица 1.
Соединение
Figure 00000007
, нм
Figure 00000008
, нм
Figure 00000009
, с
Figure 00000010

1
206 245 275пл
318
321пл
426пл
450
708 1237.5
Figure 00000011

2
310 418
Figure 00000012

3
292
256
314пл
408 0,15
Figure 00000013

4
246
273пл
289пл
388
451
728 8.4
Figure 00000014

5
205
245
276пл
296
379
444пл
708 238.7
Как видно, время жизни соединения 1 существенно превышает этот показатель аналогов.

Claims (3)

1. 1,3,3-триметил-5-метокси-6´-бром-8´-[(Е)-2-(1´´,3´´,3´´-триметил-5-метокси-3Н-индолий-2´´-ил)винил]-спиро[индолин-2,2´-2Н-хромен]йодид формулы 1
Figure 00000015
.
2. 1,3,3-триметил-5-метокси-6´-бром-8´-[(Е)-2-(1´´,3´´,3´´-триметил-5-метокси-3Н-индолий-2´´-ил)винил]-спиро[индолин-2,2´-2Н-хромен] йодид по п. 1, обладающий фотохромными свойствами.
RU2022109455A 2022-04-08 1,3,3-триметил-5-метокси-6'-бром-8'-[(Е)-2-(1",3",3"-триметил-5-метокси-3Н-индолий-2"-ил)винил]-спиро[индолин-2,2'-2Н-хромен] йодид, обладающий фотохромными свойствами RU2786996C9 (ru)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2786996C1 true RU2786996C1 (ru) 2022-12-27
RU2786996C9 RU2786996C9 (ru) 2023-02-22

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2358977C1 (ru) * 2008-04-02 2009-06-20 Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования 5-формил-замещенные индолиновые спиробензопираны и способ их получения
RU2458927C1 (ru) * 2011-04-07 2012-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ им. М.В.Ломоносова) Фотохромные производные 5'-винил-6-нитро-спиробензопирана и способ их получения
RU2627358C1 (ru) * 2016-12-26 2017-08-07 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" Перхлораты 1,3,3-триметилспиро[хромен-2,2'-индолина], обладающие фотохромными свойствами

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2358977C1 (ru) * 2008-04-02 2009-06-20 Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования 5-формил-замещенные индолиновые спиробензопираны и способ их получения
RU2458927C1 (ru) * 2011-04-07 2012-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ им. М.В.Ломоносова) Фотохромные производные 5'-винил-6-нитро-спиробензопирана и способ их получения
RU2627358C1 (ru) * 2016-12-26 2017-08-07 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" Перхлораты 1,3,3-триметилспиро[хромен-2,2'-индолина], обладающие фотохромными свойствами

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PUGACHEV A.D et al. Visible to near-IR molecular switches based on photochromic indoline spiropyrans with a conjugated cationic fragment. Spectrochimica Acta Part A. Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2020, vol. 230, pp. 1386-1425. YONGKANG YUE et al. A Dual Colorimetric/Fluorescence System for Determining pH Based on the Nucleophilic Addition Reaction of an o-Hydroxymerocyanine Dye. Chemistry A European Journal, 2015, vol.22 no.4, pp.1239-1243.. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ren et al. Synthesis, structures and two-photon pumped up-conversion lasing properties of two new organic salts
Pugachev et al. Synthesis, structure and photochromic properties of indoline spiropyrans with electron-withdrawing substituents
Kozlenko et al. New indoline spiropyrans with highly stable merocyanine forms
Fedorova et al. Novel azacrown ether-containing spiro [indoline-2, 3′-naphthoxazines]: design, synthesis and cation-dependent photochromism
Di Pietro et al. Versatile pyridine-2, 6-bis-tetrazolate scaffolds for the formation of highly luminescent lanthanide complexes
US20080119499A1 (en) Compositions Havinge Improved 2-Photon Absorbance For Nonlinear Applications
Yagi et al. Photochromic properties of cationic merocyanine dyes. Thermal stability of the spiropyran form produced by irradiation with visible light
RU2786996C1 (ru) 1,3,3-триметил-5-метокси-6´-бром-8´-[(Е)-2-(1´´,3´´,3´´-триметил-5-метокси-3Н-индолий-2´´-ил)винил]-спиро[индолин-2,2´-2Н-хромен] йодид, обладающий фотохромными свойствами
RU2786996C9 (ru) 1,3,3-триметил-5-метокси-6'-бром-8'-[(Е)-2-(1",3",3"-триметил-5-метокси-3Н-индолий-2"-ил)винил]-спиро[индолин-2,2'-2Н-хромен] йодид, обладающий фотохромными свойствами
Hu et al. Optical switching and fluorescence modulation properties of photochromic dithienylethene derivatives
Harada et al. Solid‐State Photochromism of Chromenes: Enhanced Photocoloration and Observation of Unstable Colored Species at Low Temperatures
Coelho et al. Synthesis and photochromic behaviour of novel 2H-chromenes derived from fluorenone
Tay et al. A way to improve luminescent efficiency of bis-chalcone derivatives
EP0385407B1 (en) A photochromic material
Liang et al. New near infrared-sensitive photochromic fluorescing molecules
RU2627358C1 (ru) Перхлораты 1,3,3-триметилспиро[хромен-2,2'-индолина], обладающие фотохромными свойствами
Nikolaeva et al. Synthesis of novel iono-and photochromic spiropyrans derived from 6, 7-dihydroxy-8-formyl-4-methyl-2H-chromene-2-one
Oliveira et al. Remarkable thermally stable open forms of photochromic new N-substituted benzopyranocarbazoles
Zakharova et al. Thermodynamic and kinetic analysis of metal ion complexation by photochromic spiropyrans
JP2725391B2 (ja) フォトクロミック材料及びフォトクロミック材料の製造方法
Voloshin et al. Spiropyrans and spirooxazines 5. Synthesis of photochromic 8-(4, 5-diphenyl-1, 3-oxazol-2-y1)-substituted spiro [indoline-benzopyrans]
Voloshin et al. Photo-and thermochromic spirans 37.* New symmetrical bisspiropyrans of the indoline series
Nedoshivin et al. Synthesis and photochromic properties of nitro-substituted spironaphthooxazines
Solov’eva et al. Photo-and thermochromic spirans. 38*. New (1-alkyl-4, 5-diphenyl) imidazolyl-substituted spirobenzopyrans
Yurieva et al. 1-Benzyl-3, 3, 5′, 6′-tetramethylspiro [indoline-2, 2′-[2 H] pyrano [3, 2-b]-pyridinium] iodide, its hydrate, and a neutral precursor of the salts: synthesis, crystal structure, photochromic transformations in solutions and in crystals