Photochromism of 3H-naphthopyrans investigated by time-resolved vibrational and electronic spectroscopy

Wydział FizykiZjawisko fotochromizmu polega na odwracalnej zmianie barwy związku chemicznego pod wpływem światła. Związki fotochromowe, do których należą naftopirany, są szeroko stosowane w soczewkach fotochromowych. Głównym celem rozprawy doktorskiej jest opis mechanizmu reakcji fotochromowej w 3H-naftopiranach metodami spektroskopii absorpcji w zakresie UV-vis i średniej podczerwieni. Badania właściwości fotofizycznych i fotochemicznych przeprowadzono dla różnych pochodnych 3H-naftopiranów. W reakcji fotochromowej 3H-naftopiranów na skutek naświetlania promieniowaniem UV powstają dwie formy barwne: transoid-cis (TC) i transoid-trans (TT), które zanikają w krótszej (TC) i dłuższej (TT) skali czasu odtwarzając bezbarwny naftopiran. Zbadano wpływ intensywności promieniowania UV oraz właściwości ośrodka (lepkość, polarność, roztwór względem matrycy polimerowej) na dynamikę i mechanizm reakcji fotochromowej. Uzyskane wyniki mogą zostać potencjalnie wykorzystane na etapie projektowania nowych pochodnych o optymalnych właściwościach fotochromowych (brak udziału długożyjącej formy TT, intensywność zabarwienia, krótki lub długi czas życia form barwnych).Photochromism is the phenomenon of a reversible color change of a chemical compound upon exposition to light irradiation. Photochromic compounds, including naphthopyrans, are widely used in photochromic lenses. The main aim of the dissertation is to describe the mechanism of the photochromic reaction in 3H-naphthopyrans by absorption spectroscopy methods in the UV-vis and mid-IR range. Studies of photophysical and photochemical properties were carried out for various 3H-naphthopyran derivatives. In the photochromic reaction of 3H-naphthopyran as a result of UV light irradiation two colored forms are generated: transoid-cis (TC) and transoid-trans (TT), which decays in a shorter (TC) and longer (TT) time scales and consequently recreating the colorless naphthopyran. The influence of the UV radiation intensity and the properties of the medium (solvent viscosity, polarity, solution vs. polymer matrix) on the dynamics and mechanism of the photochromic reaction were investigated. The obtained results can potentially be used at the stage of designing new derivatives with optimal photochromic properties (no long-lived TT form, color intensity, short or long lifetime of colored forms).Część badań zaprezentowanych w niniejszej pracy była finansowana przez Narodowe Centrum Nauki (OPUS 2017/27/B/ST4/00320)