SYNTHESIS AND PHOTOCHEMICAL PROPERTIES OF NOVEL AZOQUINOLINE CONTAINING POLYMERS

The development of modern technologies are constantly requires seeking new low-cost, efficient materials and establish new technical methods for application these materials. Synthesis of polymers with predicted and expected properties on the one hand and using specific features of interaction light...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2023
Автори: SMOKAL, Vitalii, KHOMENKO, Dmytro, DOROSHCHUK, Roman, KHARCHENKO, Oksana
Формат: Стаття
Мова:Англійська
Опубліковано: V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry 2023
Онлайн доступ:https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/551
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Ukrainian Chemistry Journal
Завантажити файл: Pdf

Репозитарії

Ukrainian Chemistry Journal
_version_ 1871465942799613952
author SMOKAL, Vitalii
KHOMENKO, Dmytro
DOROSHCHUK, Roman
KHARCHENKO, Oksana
author_facet SMOKAL, Vitalii
KHOMENKO, Dmytro
DOROSHCHUK, Roman
KHARCHENKO, Oksana
author_institution_txt_mv [ { "author": " Vitalii SMOKAL", "institution": "Employment: Senior researcher, Macromolecular department, Taras Shevchenko National University of Kyiv." }, { "author": "Dmytro KHOMENKO", "institution": "Employment: Senior researcher, Inorganic chemistry department, Taras Shevchenko National University of Kyiv." }, { "author": " Roman DOROSHCHUK", "institution": "Employment: Senior researcher, Inorganic chemistry department, Taras Shevchenko National University of Kyiv" }, { "author": "Oksana KHARCHENKO", "institution": "Employment: Researcher, Macromolecular department, Taras Shevchenko National University of Kyiv." } ]
author_sort SMOKAL, Vitalii
baseUrl_str https://ucj.org.ua/index.php/journal/oai
collection OJS
datestamp_date 2026-07-22T08:23:51Z
description The development of modern technologies are constantly requires seeking new low-cost, efficient materials and establish new technical methods for application these materials. Synthesis of polymers with predicted and expected properties on the one hand and using specific features of interaction light with photoactive fragments in polymers, on the other hand, opens new prospects of application for new materials based on these polymers. The side chain methacrylic polymers with different active functional group have been well studied and widely applied in many fields, such as optoelectronics, nonlinear optics, optical storage materials, biochemicals, and medicine. The present work focused on synthesis new azostyrylcontaining methacrylic monomers and copolymers with methylmetacrylate (MMA) based on these monomers. The pre­sent study is a first reported notice of the synthesis and photochemical properties of methacrylic polymers with 6-azo-phenylquinoline frag­ments in side chain. Moreover in this work the features of syntheses have been described in detail for monomers and polymers based on new azocompounds. Absorption spectroscopic properties for new quinoline polymers with azo fragment were investigated with UV-Vi­sible spectrophotometry in THF solutions. All studi­ed polymers show a strong absorption band in the range of 300–375 nm resulting from π-π* electronic transition and a weak absorption band in the range of 400–490 nm assigned to n-π* transitions. Electron donating and electron withdrawing substituents at quinoline moity of azo-quinoline polymer solutions lead to bathochromic shift of the π-π*absorption band which agrees well with the result of work. We found that this red-shift increases with an increase of electron donating strength of the substituent as well as with an increase of electron withdrawing strength of the substituent. Based on of the result achieved we can suppose that irradiation of polymers with azo fragment lead to photoinduced trans-cis-isomerization. From the obtained and presented results one can conclude that novel quinoline polymers with azo fragment can be considered as promising materials for applications requiring photosensitivity in certain of range of wavelength.
doi_str_mv 10.33609/2708-129X.89.05.2023.13-25
first_indexed 2025-09-24T17:43:51Z
format Article
fulltext 13 УДК 541.64 doi: 10.33609/2708-129X.89.05.2023.13-25 СИНТЕЗ ТА ФОТОХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ НОВИХ АЗОХІНОЛІНВМІСНИХ ПОЛІМЕРІВ В. О. Смокал*, Д. М. Хоменко, Р. О. Дорощук, О. Г. Харченко Київський національний університет імені Тараса Шевченка, вул. Володимирська, 64/13, Київ 01601, Україна * e-mail vitaliismokal@gmail.com Розроблено методики синтезу нових метакрилових азохінолінвмісних мономерів. Вільнорадикальною термоініційованою полімеризацією одержаних мономерів із ме- тилметакрилатом синтезовано нові метакрилові кополімери. Будову мономерів та по- лімерів доведено методом ПМР-спектроскопії. Досліджено фотохімічні властивості одержаних полімерів, а саме: здатність сполук з азохіноліновим фрагментом до фото- ізомеризації під дією УФ-опромінення. Показано, що нові полімери здатні до фотоін- дукованої транс-цис-ізомеризації та зворотного процесу цис-транс-ізомеризації, що відбувається без опромінення. Ключові слова: полімери хінолінових азобарвників, радикальна полімеризація, арил(мет)акрилати, фотохімічні властивості; полімери, що містять азофрагмент. ВСТУП. Розвиток сучасних технологій вимагає пошуку нових недорогих, ефек- тивних матеріалів і створення нових висо- котехнологічних методів застосування цих матеріалів. Синтез полімерів із прогнозо- ваними та очікуваними властивостями, з одного боку, та фотохімічні перетворення, що відбуваються внаслідок взаємодії світ- ла з фотоактивними фрагментами в полі- мерному ланцюгу, з іншого боку, відкрива- ють нові перспективи застосування як для цих полімерів, так і для матеріалів на їхній основі. Метакрилові полімери з різними фото активними функціональними групами в бічному ланцюзі було добре вивчено, їх широко застосовують у багатьох галузях, серед яких: оптоелектроніка, нелінійна оп- тика, оптичні матеріали для зберігання да- них, біохімічні речовини та медицина. Крім цього на основі полімерів з фотоактивними групами створено матеріали, які також за- стосовують у багатьох областях, серед яких ключовими є нелінійно оптичні матеріали, матеріали для серцевини оптичних хвиле- водів, матеріали для фоторезистів, польові транзистори, фотоперемикачі, матеріали для оптичної пам’яті, сонячні елементи тощо [1–7]. Саме тому полімери з фотохромними 14 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2023 СИНТЕЗ ТА ФОТОХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ НОВИХ АЗОХІНОЛІНВМІСНИХ ПОЛІМЕРІВФІЗИЧНА ХІМІЯ фрагментами займають особливе місце серед полімерів із прогнозованими влас тивостями. Головною особливістю цих по- лімерів, крім унікальних спектроскопічних властивостей [8, 9], є можливість фото- індукованої ізомеризації. Перебіг фотохі- мічних процесів у фотохромних полімерах можуть супроводжувати різні фотохімічні та фізичні процеси, оскільки наявність у структурі специфічних хромофорних груп призводить до зміни дипольних моментів, показника заломлення або структурних властивостей [10–13]. Переважну части- ну досліджень фотохімічних властивостей в полімерних матеріалах сфокусовано на дослідженні матеріалів, що містять азобен- зольні, діарилотеленові, кумарини або фульгідні фрагменти, саме завдяки здатно- сті цих матеріалів до фотоіндукованих змін в їхніх характеристиках [8, 14–19]. Цю роботу присвячено синтезу но- вих азохінолінвмісних метакрилових мо- номерів і кополімерів на їхній основі з метилметакрилатом (ММА). Як показали попередні дослідження, метакрилові ко- полімери з фотохромним стирилхіноліно- вим фрагментом виявили НЛО (нелінійні оптичні) властивості, які було досліджено методами генерації другої та третьої гар- монік, що свідчить про можливість ство- рення на їхній основі матеріалів для по- тенційного застосування в області фото- ніки [20]. Було показано, що присутність сильної електроноакцепторної групи NO2 у структурі стирилхінолінової одиниці посилює НЛО-відгук всього кополімеру завдяки більш ефективному переносу за- ряду та, як наслідок, призводить до кра- щої делокалізації електронів. Базуючись на попередніх дослідженнях [21, 22], по- точна робота описує особливості синтезу та дослідження нових типів полімерів із фотохромним азохінолінвмісними фраг ментами в бічному ланцюзі та їхні фото- хімічні властивості. На основі проведених нами попередніх досліджень можна при- пустити, що синтезовані вперше полімери розширюють діапазон нових матеріалів 3 НЛО властивостями. Крім того, є очіку- ваним, що одержані результати нададуть корисну інформацію про зв'язок між хі- мічною структурою та властивостями до- сліджуваних полімерів для оцінки їхнього практичного потенціалу для застосування в нелінійній оптиці [23–25]. ЕКСПЕРИМЕНТ І ОБГОВОРЕННЯ РЕ ЗУЛЬТАТІВ. ПМР-спектри (400 Мгц) усіх сполук записано на спектрометрі Mer cury(Varian) 400 у диметилсульфоксиді (ДМСО-d6) та СDCl3 відносно тетрамети- лсилану. Реєстрацію спектрів поглинання одержаних сполук виконували на спектро- метрі Perkin-Elmer UV/VIS/NIR Lambda 19 за кімнатної температури. Розчинники очищували за стандартни- ми процедурами. Cполука 1 і всі вихідні матеріали було отримано від Enamine Ltd. і UORSY. Методики синтезу похідних 2 і 3 було описано раніше [26]. Метилметакри- лат (ММА) промивають водним NaOH для видалення інгібіторів і сушать над CaCl2 в атмосфері азоту. 2,2’-Азобіс(ізобутироніт- рил) (AIBN) було перекристалізовано двічі з абсолютного метанолу. Усі інші реагенти та розчинники були комерційно доступни- ми і їх використовували без попереднього очищення. Загальну схему синтезу хінолінівмісних амінів представлено на рисунку 1: 15https://ucj.org.ua В. О. Смокал, Д. М. Хоменко, Р. О. Дорощук, О. Г. Харченко УХЖ № 05 / ТОМ 89 Рис 1. Загальна схема синтезу хінолінвмісних амінів. Реагенти та умови: (a) HNO3, H2SO4, 0 –5˚C. (b) POCl3, reflux, 8 h. (c) SnCl2, HCl (conc.), кімн. темп., 12 г; NaOH (40%). (d) H2, Pd/C, TEA, CH3OH, кімн. темп., 24 г. (e) CH3ONa, CH3OH, 50˚C, 24 г; (f) H2, Pd/C, CH3OH, кімн. темп., 24 г. (g) CH3I, K2CO3, ДМФА, 40˚C, 12 г. (h) N2H4, Pd/C, CH3OH, перемішування Fig. 1. Chemical structure and synthesis route of quinoline containing amines. Reagents and condi- tions: (a) HNO3, H2SO4, 0 -5˚C. (b) POCl3, reflux, 8 h. (c) SnCl2, HCl (conc.), amb. temp., 12 h; NaOH (40%). (d) H2, Pd/C, TEA, CH3OH, amb. temp., 24 h. (e) CH3ONa, CH3OH, 50˚C, 24 h; (f) H2, Pd/C, CH3OH, amb. temp., 24 h. (g) CH3I, K2CO3, DMF, 40˚C, 12 h. (h) N2H4, Pd/C, CH3OH, reflux. поглинання одержаних сполук виконували на спектрометрі Perkin-Elmer UV/VIS/NIR Lambda 19 за кімнатної температури. Розчинники очищували за стандартними процедурами. Cполука 1 і всі вихідні матеріали було отримано від Enamine Ltd. і UORSY. Методики синтезу похідних 2 і 3 було описано раніше [26]. Метилметакрилат (ММА) промивають водним NaOH для видалення інгібіторів і сушать над CaCl2 в атмосфері азоту. 2,2’-Азобіс(ізобутиронітрил) (AIBN) було перекристалізовано двічі з абсолютного метанолу. Усі інші реагенти та розчинники були комерційно доступними і їх використовували без попереднього очищення. Загальну схему синтезу хінолінівмісних амінів представлено на рисунку 1: Рис 1. Загальна схема синтезу хінолінвмісних амінів. Реагенти та умови: (a) HNO3, H2SO4, 0 – 5˚C. (b) POCl3, reflux, 8 h. (c) SnCl2, HCl (conc.), кімн. темп., 12 г; NaOH (40%). (d) H2, Pd/C, TEA, CH3OH, кімн. темп., 24 г. (e) CH3ONa, CH3OH, 50˚C, 24 г; (f) H2, Pd/C, CH3OH, кімн. темп., 24 г. (g) CH3I, K2CO3, ДМФА, 40˚C, 12 г. (h) N2H4, Pd/C, CH3OH, перемішування Fig. 1. Chemical structure and synthesis route of quinoline containing amines. Reagents and conditions: (a) HNO3, H2SO4, 0 -5˚C. (b) POCl3, reflux, 8 h. (c) SnCl2, HCl (conc.), amb. temp., 12 h; NaOH (40%). (d) H2, Pd/C, TEA, CH3OH, amb. temp., 24 h. (e) CH3ONa, CH3OH, 50˚C, 24 h; (f) H2, Pd/C, CH3OH, amb. temp., 24 h. (g) CH3I, K2CO3, DMF, 40˚C, 12 h. (h) N2H4, Pd/C, CH3OH, reflux. 6-аміно-2-хлор-4-метилхінолін (4) До розчину SnCl2×2H2O (113 г, 0,5 моль) у концентрованій HCl (250 мл) порціями додавали 3 (22,3 г, 0,1 моль), підтримуючи температуру нижче 40 ˚C. Отриману суспензію додатково перемішували упродовж ночі за температури навколишнього середовища. При охолодженні додавали гідроксид натрію, до досягнення рН ~ 10. Жовтий осад Синтез хінолінвмісних похідних 6-аміно-2-хлор-4-метилхінолін (4) До розчину SnCl2×2H2O (113 г, 0,5 моль) у концентрованій HCl (250 мл) порціями додавали 3 (22,3 г, 0,1 моль), підтримую- чи температуру нижче 40 ˚C. Отриману суспензію додатково перемішували упро- довж ночі за температури навколишнього середовища. При охолодженні додавали гідроксид натрію, до досягнення рН ~ 10. Жовтий осад відфільтровували і сушили на повітрі. Вихід: 15,8 г, 82%. ПМР (400 МГц, ДМСО-d6): 7,62 (д, 1Н), 7,23 (с, 1Н), 7,18 (д, 1Н), 5,77 (с, 2Н), 2,5* м. д. *  Сигнал групи CH3 перекривається із залишковими протонами розчинника (DMSO-d6 – 2,50 ppm) 6-аміно-4-метилхінолін (5) 4 (8,1 г, 0,05 моль) додавали до розчину TEA (7,6 г, 0,075) у CH3OH (250 мл). CH3OH. Після цього до реакційної суміші додають 10 % Pd/C (1 г), гідрування проводять за ат- мосферного тиску та помірного нагрівання. Після завершення поглинання водню Pd/C відфільтровували з подальшим упарюван- ням реакційної суміші під вакуумом. За- лишок розбавляли водою і перемішували до утворення гомогенного кристалічного продукту, який потім відфільтровували і су- шили на повітрі. Вихід: 6,7 г, 85 %. ПМР (400 МГц, ДМСО-d6): 8,34 (с, 1Н), 7,68 (д, 1Н), 7,12 (м, 1Н), 6,89 (с, 1Н), 5,63 (с, 2Н), 2,5* м. д. 6-аміно-2-метокси-4-метилхінолін (6) До розчину CH3ONa (27 г, 0,5 моль) у CH3OH 500 мл при перемішуванні дода- вали 3 (22,3 г, 0,1 моль). Отриману суспен- зію піддавали додатковому нагріванню за 50 ˚C упродовж 24 год, охолоджували 16 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2023 СИНТЕЗ ТА ФОТОХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ НОВИХ АЗОХІНОЛІНВМІСНИХ ПОЛІМЕРІВФІЗИЧНА ХІМІЯ до кімнатної температури і додавали 1 л води. Утворений осад відфільтровували і використовували на наступній стадії без очищення. Неочищений продукт, отрима- ний на попередній стадії, суспендували в CH3OH. До реакційної суміші додають 10 % Pd/C (2 г), гідрування проводять за атмос- ферного тиску та помірного нагрівання. Після завершення поглинання водню Pd/C відфільтровували з подальшим упарюван- ням реакційної суміші під вакуумом. За- лишок розбавляли водою і перемішували до гомогенізації кристалічного продукту, який потім відфільтровували і сушили на повітрі. Вихід: 12,2 г, 65 %. ПМР (400 МГц, ДМСО-d6): 7,48 (д, 1Н), 7,03 (д, 1Н), 6,90 (с, 1Н), 6,71 (с, 1Н), 5,27 (с, 2H), 3,86 (s, 3H), 2,45 (s, 3H) ppm. 6-нітро-1,4-диметилхінолін-2(1Н)-он (7) 2 (20,4 г, 0,1 моль), K2CO3 (20,7 г, 0,15 моль) і CH3I (17,8 г, 0,125 моль) перемішували в DMF. Суспензію витримували за кімнат- ної температури або 40 °C, доки вихідний матеріал 2 повністю не прореагував. Потім суміш розбавляли водою. Отриманий осад відфільтровували і перекристалізовували з CH3CN. Вихід: 17,4 г, 80%. ПМР (400 МГц, ДМСО-d6): 8,52 (с, 1Н), 8,41 (д, 1Н), 7,71 (д, 1Н), 6,70 (с, 1Н), 3,64 (с, 3Н), 2,50*. 6-аміно-1,4-диметилхінолін-2(1Н)-он (8) (10,9 г, 0,05 моль) 7 додавали порціями до суміші N2H4 × H2O (7,8 мл, 0,15 моль) і CH3OH 250 (мл) за присутності 10 % Pd/C (1 г), підтримуючи внутрішню температу- ру нижче 40 °C. Потім одержану реакційну суміш додатково нагрівали зі зворотним холодильником упродовж 12 год. Pd/C від- фільтровували з подальшим упарюванням реакційної суміші під вакуумом. Залишок розбавляли водою і перемішували до гомо- генізації кристалічного продукту, який по- тім відфільтровували і сушили на повітрі. Вихід: 7,2 г, 77 %. ПМР (400 МГц, ДМСО-d6): 7,26 (д, 1Н), 6,94 (д, 1Н), 6,89 (с, 1Н), 6,41 (с, 1Н), 5,10 (с, 2Н), 3,52 (с, 3Н), 2,32 (с, 3Н). Методика синтезу 6-азо-фенілхіноліно- вих барвників подібна до загальної мето- дики синтезу 5-азо-8-гідроксихінолінових барвників [27, 28]. Ароматичний амін (6) (35 ммоль) розчиняли в концентрованій HCl (10 мл). Деякі аміни перед розчинен- ням необхідно було нагріти, а потім витри- мувати за 0–5°С. Нітрит натрію (35 ммоль) розчиняли у 30 мл води. Розчин нітриту натрію додавали по краплях до гідрохлори- дів. Сіль діазонію перемішували упродовж 1 год на крижаній бані. Відповідну кількість фенолу (35 ммоль) розчиняли в 10 мл 10% NaOH (водн.). Під час перемішування роз- чин підтримували за 0–5 ℃. Потім до роз- чину фенолу повільно по краплях додава- ли розчин діазонієвої солі. Перемішування продовжували до 1 год і контролювали рН (10–11) одночасним додаванням 5% водно- го розчину гідроксиду натрію. Наприкінці процедури рН реакційної суміші регулюва- ли на рівні 4–5. Осад, що випадав, відфіль- тровували на лійці Бюхнера. Очищення продукту проводили перекристалізацією з EtOH. Загальні формули синтезованих азо- похідних наведено в таблиці1. 4-((2-метокси-4-метилхінолін-6іл)діазеніл) фенол(A1) Вихід 60%. ПМР (ДМСО-d6; 400 МГц), м. д.: 2,6 (с, 3Н, CH3), 3,9 (с, 3Н, OCH3), 6,8 (с, 1Н, ArH), 6,88–6,9 (д, 2Н, PhH) , 7,77–7,8 (м, 3H, ArH, PhH), 8,06-8,08 (д, 2H, ArH), 8,32 (с, 1H, ArH), 10,04 (с, 1H, -OH) 4-((4-метилхінолін-6іл)діазеніл)фенол (A2) Вихід 68%. ПМР (ДМСО-d6; 400 МГц), 17https://ucj.org.ua В. О. Смокал, Д. М. Хоменко, Р. О. Дорощук, О. Г. Харченко УХЖ № 05 / ТОМ 89 м. д.: 2,7 (с, 3Н, СН3), 6,89–6,91 (д, 2Н, PhH), 7,35 (с, 1Н, ArH), 7,81–7,83 (д, 2Н, PhH), 8,02–8,04 (д, 1H, ArH), 8,14–8,16 (д, 1H, ArH), 8,4 (с, 1H, ArH), 8,71 (с, 1H, ArH), 10,17 (с, 1H,- OH) 6-((4-гідроксифеніл)діазеніл)-1,4-диметил- хінолін-2(1H)-он (A3) Вихід 60%. ПМР (ДМСО-d6; 400 МГц), м. д.: 2,53 (с, 3Н, СН3), 3,6 (с, 3Н, СН3), 6,5 (с, 1Н, ArH), 6,86–6,88 (д, 2Н, PhH) , 7,56– 7,58 (д, 1Н, ArH), 7,75–7,77 (д, 2Н, PhH), 8,02–8,04 (д, 1Н, ArH), 8,14 (с, 1Н, ArH) 10,01 (с, 1Н, -OH) ) Таблиця 1. Загальні формули синтезованих азопохідних вакуумом. Залишок розбавляли водою і перемішували до гомогенізації кристалічного продукту, який потім відфільтровували і сушили на повітрі. Вихід: 7,2 г, 77 %. ПМР (400 МГц, ДМСО-d6): 7,26 (д, 1Н), 6,94 (д, 1Н), 6,89 (с, 1Н), 6,41 (с, 1Н), 5,10 (с, 2Н), 3,52 (с, 3Н), 2,32 (с, 3Н). Методика синтезу 6-азо-фенілхінолінових барвників подібна до загальної методики синтезу 5-азо-8-гідроксихінолінових барвників [27, 28]. Ароматичний амін (6) (35 ммоль) розчиняли в концентрованій HCl (10 мл). Деякі аміни перед розчиненням необхідно було нагріти, а потім витримувати за 0–5°С. Нітрит натрію (35 ммоль) розчиняли у 30 мл води. Розчин нітриту натрію додавали по краплях до гідрохлоридів. Сіль діазонію перемішували упродовж 1 год на крижаній бані. Відповідну кількість фенолу (35 ммоль) розчиняли в 10 мл 10% NaOH (водн.). Під час перемішування розчин підтримували за 0–5 ℃. Потім до розчину фенолу повільно по краплях додавали розчин діазонієвої солі. Перемішування продовжували до 1 год і контролювали рН (10–11) одночасним додаванням 5% водного розчину гідроксиду натрію. Наприкінці процедури рН реакційної суміші регулювали на рівні 4–5. Осад, що випадав, відфільтровували на лійці Бюхнера. Очищення продукту проводили перекристалізацією з EtOH. Загальні формули синтезованих азопохідних наведено в таблиці1. 4-((2-метокси-4-метилхінолін-6іл)діазеніл)фенол(A1) Вихід 60%. ПМР (ДМСО-d6; 400 МГц), м. д.: 2,6 (с, 3Н, CH3), 3,9 (с, 3Н, OCH3), 6,8 (с, 1Н, ArH), 6,88–6,9 (д, 2Н, PhH) , 7,77–7,8 (м, 3H, ArH, PhH), 8,06-8,08 (д, 2H, ArH), 8,32 (с, 1H, ArH), 10,04 (с, 1H, -OH) 4-((4-метилхінолін-6іл)діазеніл)фенол (A2) Вихід 68%. ПМР (ДМСО-d6; 400 МГц), м. д.: 2,7 (с, 3Н, СН3), 6,89–6,91 (д, 2Н, PhH), 7,35 (с, 1Н, ArH), 7,81–7,83 (д, 2Н, PhH), 8,02–8,04 (д, 1H, ArH), 8,14–8,16 (д, 1H, ArH), 8,4 (с, 1H, ArH), 8,71 (с, 1H, ArH), 10,17 (с, 1H,- OH) 6-((4-гідроксифеніл)діазеніл)-1,4-диметилхінолін-2(1H)-он (A3) Вихід 60%. ПМР (ДМСО-d6; 400 МГц), м. д.: 2,53 (с, 3Н, СН3), 3,6 (с, 3Н, СН3), 6,5 (с, 1Н, ArH), 6,86–6,88 (д, 2Н, PhH) , 7,56–7,58 (д, 1Н, ArH), 7,75–7,77 (д, 2Н, PhH), 8,02–8,04 (д, 1Н, ArH), 8,14 (с, 1Н, ArH) 10,01 (с, 1Н, -OH) ) Таблиця 1. Загальні формули синтезованих азопохідних R1\R2R1\R2 -H A1 A2 A3 M1 M2 M3 COP1 COP2 COP3 4-[(2-метокси-4-метилхінолін-6-іл)діазеніл]феніл 2-метилакрилат (M1) Сполуку A1 (2 г, 7,2 ммоль) розчиняли в ТГФ (5 мл) і до отриманої суміші додавали триетиламін (2 мл). Реакційну суміш витримували на крижаній бані протягом 10 хв. Після цього до реакційної суміші повільно додавали розчин метакрилоїлхлориду (0,74 мл, 7,2 ммоль) у ТГФ (5 мл). Реакційну суміш із метакрилоїлхлоридом перемішували протягом 4 годин на крижаній бані і висаджували у воду. Червоно-помаранчеву тверду речовину збирали фільтрацією, кілька разів промивали водою та сушили. Очищення проводили перекристалізацією з толуолу з виходом 60% ПМР (CDCl3; 400 МГц), м. д.: 2,08 (с, 3H, CH3), 2,7 (с, 3H, CH3), 4,0 (с, 3H, OCH3), 5,8 (с, 1Н, = CH2), 6,4 (с, 1Н, = СН2), 6,8 (с, 1Н, ArH), 7,29–7,31 (д, 2Н, PhH), 7,79–7,92 (д, 1Н, ArH) ), 7,99–8,0 (д, 2Н, PhH), 8,18–8,2 (д, 1Н, ArH), 8,4 (с, 1Н, ArH) 4-[(4-метилхінолін-6-іл)діазеніл]феніл 2-метилакрилат (M2) Отримали червону тверду речовину з виходом 75 % ПМР (CDCl3; 400 МГц), м. д.: 6,4 (с, 1Н, = CH2), 7,31–7,33 (м, 3Н, ArH,PhH), 8,03–8,05 (д, 2Н, PhH), 8,16–8,18 (д, 1Н, ArH), 8,26–8,28 (д, 1H, ArH), 8,6 (с, 1H, ArH), 8,81–8,82 (д, 1H, ArH) 4-[(1,4-диметил-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-6-іл)діазеніл]феніл 2-метилакрилат (M3) Червону тверду речовину було отримано з виходом 68 % ПМР (CDCl3; 400 МГц), м. д.: (с, 1Н, =CH2), 6,4 (с, 1Н, = СН2), 6,66 (с, 1Н, ArH), 7,29–7,31 (д, 2Н, PhH), 7,46–7,48 (д, 1Н, ArH), 7,98–8,0 (д, 2Н, PhH), 8,14–8,16 (д, 1Н, ArH), 8,3 (с, 1Н, ArH) Полімеризація -H A1 A2 A3 R1\R2 -H A1 A2 A3 M1 M2 M3 COP1 COP2 COP3 4-[(2-метокси-4-метилхінолін-6-іл)діазеніл]феніл 2-метилакрилат (M1) Сполуку A1 (2 г, 7,2 ммоль) розчиняли в ТГФ (5 мл) і до отриманої суміші додавали триетиламін (2 мл). Реакційну суміш витримували на крижаній бані протягом 10 хв. Після цього до реакційної суміші повільно додавали розчин метакрилоїлхлориду (0,74 мл, 7,2 ммоль) у ТГФ (5 мл). Реакційну суміш із метакрилоїлхлоридом перемішували протягом 4 годин на крижаній бані і висаджували у воду. Червоно-помаранчеву тверду речовину збирали фільтрацією, кілька разів промивали водою та сушили. Очищення проводили перекристалізацією з толуолу з виходом 60% ПМР (CDCl3; 400 МГц), м. д.: 2,08 (с, 3H, CH3), 2,7 (с, 3H, CH3), 4,0 (с, 3H, OCH3), 5,8 (с, 1Н, = CH2), 6,4 (с, 1Н, = СН2), 6,8 (с, 1Н, ArH), 7,29–7,31 (д, 2Н, PhH), 7,79–7,92 (д, 1Н, ArH) ), 7,99–8,0 (д, 2Н, PhH), 8,18–8,2 (д, 1Н, ArH), 8,4 (с, 1Н, ArH) 4-[(4-метилхінолін-6-іл)діазеніл]феніл 2-метилакрилат (M2) Отримали червону тверду речовину з виходом 75 % ПМР (CDCl3; 400 МГц), м. д.: 6,4 (с, 1Н, = CH2), 7,31–7,33 (м, 3Н, ArH,PhH), 8,03–8,05 (д, 2Н, PhH), 8,16–8,18 (д, 1Н, ArH), 8,26–8,28 (д, 1H, ArH), 8,6 (с, 1H, ArH), 8,81–8,82 (д, 1H, ArH) 4-[(1,4-диметил-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-6-іл)діазеніл]феніл 2-метилакрилат (M3) Червону тверду речовину було отримано з виходом 68 % ПМР (CDCl3; 400 МГц), м. д.: (с, 1Н, =CH2), 6,4 (с, 1Н, = СН2), 6,66 (с, 1Н, ArH), 7,29–7,31 (д, 2Н, PhH), 7,46–7,48 (д, 1Н, ArH), 7,98–8,0 (д, 2Н, PhH), 8,14–8,16 (д, 1Н, ArH), 8,3 (с, 1Н, ArH) Полімеризація M1 M2 M3 R1\R2 -H A1 A2 A3 M1 M2 M3 COP1 COP2 COP3 4-[(2-метокси-4-метилхінолін-6-іл)діазеніл]феніл 2-метилакрилат (M1) Сполуку A1 (2 г, 7,2 ммоль) розчиняли в ТГФ (5 мл) і до отриманої суміші додавали триетиламін (2 мл). Реакційну суміш витримували на крижаній бані протягом 10 хв. Після цього до реакційної суміші повільно додавали розчин метакрилоїлхлориду (0,74 мл, 7,2 ммоль) у ТГФ (5 мл). Реакційну суміш із метакрилоїлхлоридом перемішували протягом 4 годин на крижаній бані і висаджували у воду. Червоно-помаранчеву тверду речовину збирали фільтрацією, кілька разів промивали водою та сушили. Очищення проводили перекристалізацією з толуолу з виходом 60% ПМР (CDCl3; 400 МГц), м. д.: 2,08 (с, 3H, CH3), 2,7 (с, 3H, CH3), 4,0 (с, 3H, OCH3), 5,8 (с, 1Н, = CH2), 6,4 (с, 1Н, = СН2), 6,8 (с, 1Н, ArH), 7,29–7,31 (д, 2Н, PhH), 7,79–7,92 (д, 1Н, ArH) ), 7,99–8,0 (д, 2Н, PhH), 8,18–8,2 (д, 1Н, ArH), 8,4 (с, 1Н, ArH) 4-[(4-метилхінолін-6-іл)діазеніл]феніл 2-метилакрилат (M2) Отримали червону тверду речовину з виходом 75 % ПМР (CDCl3; 400 МГц), м. д.: 6,4 (с, 1Н, = CH2), 7,31–7,33 (м, 3Н, ArH,PhH), 8,03–8,05 (д, 2Н, PhH), 8,16–8,18 (д, 1Н, ArH), 8,26–8,28 (д, 1H, ArH), 8,6 (с, 1H, ArH), 8,81–8,82 (д, 1H, ArH) 4-[(1,4-диметил-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-6-іл)діазеніл]феніл 2-метилакрилат (M3) Червону тверду речовину було отримано з виходом 68 % ПМР (CDCl3; 400 МГц), м. д.: (с, 1Н, =CH2), 6,4 (с, 1Н, = СН2), 6,66 (с, 1Н, ArH), 7,29–7,31 (д, 2Н, PhH), 7,46–7,48 (д, 1Н, ArH), 7,98–8,0 (д, 2Н, PhH), 8,14–8,16 (д, 1Н, ArH), 8,3 (с, 1Н, ArH) Полімеризація COP1 COP2 COP3 4-[(2-метокси-4-метилхінолін-6-іл)діазе- ніл]феніл 2-метилакрилат (M1) Сполуку A1 (2 г, 7,2 ммоль) розчиняли в ТГФ (5 мл) і до отриманої суміші додавали триетиламін (2 мл). Реакційну суміш витри- мували на крижаній бані протягом 10 хв. Після цього до реакційної суміші повіль- но додавали розчин метакрилоїлхлориду (0,74 мл, 7,2 ммоль) у ТГФ (5 мл). Реакційну суміш із метакрилоїлхлоридом перемішу- вали протягом 4 годин на крижаній бані і висаджували у воду. Червоно-помаранче- ву тверду речовину збирали фільтрацією, кілька разів промивали водою та сушили. 18 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2023 СИНТЕЗ ТА ФОТОХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ НОВИХ АЗОХІНОЛІНВМІСНИХ ПОЛІМЕРІВФІЗИЧНА ХІМІЯ Очищення проводили перекристалізаці- єю з толуолу з виходом 60% ПМР (CDCl3; 400 МГц), м. д.: 2,08 (с, 3H, CH3), 2,7 (с, 3H, CH3), 4,0 (с, 3H, OCH3), 5,8 (с, 1Н, = CH2), 6,4 (с, 1Н, = СН2), 6,8 (с, 1Н, ArH), 7,29–7,31 (д, 2Н, PhH), 7,79–7,92 (д, 1Н, ArH) ), 7,99– 8,0 (д, 2Н, PhH), 8,18–8,2 (д, 1Н, ArH), 8,4 (с, 1Н, ArH) 4-[(4-метилхінолін-6-іл)діазеніл]феніл 2-ме- тилакрилат (M2) Отримали червону тверду речовину з виходом 75 % ПМР (CDCl3; 400 МГц), м. д.: 6,4 (с, 1Н, = CH2), 7,31–7,33 (м, 3Н, ArH, PhH), 8,03–8,05 (д, 2Н, PhH), 8,16–8,18 (д, 1Н, ArH), 8,26–8,28 (д, 1H, ArH), 8,6 (с, 1H, ArH), 8,81–8,82 (д, 1H, ArH) 4-[(1,4-диметил-2-оксо-1,2-дигідрохінолін- 6-іл)діазеніл]феніл 2-метилакрилат (M3) Червону тверду речовину було отримано з виходом 68 % ПМР (CDCl3; 400 МГц), м. д.: (с, 1Н, =CH2), 6,4 (с, 1Н, = СН2), 6,66 (с, 1Н, ArH), 7,29–7,31 (д, 2Н, PhH), 7,46–7,48 (д, 1Н, ArH), 7,98–8,0 (д, 2Н, PhH), 8,14–8,16 (д, 1Н, ArH), 8,3 (с, 1Н, ArH) Полімеризація Методом вільнорадикальної полімери- зації отримано азохіноліновмісні кополіме- ри COP1, COP2, COP3. Синтез кополімерів (COP1-COP3) на основі метакрилових моно- мерів (M) і метилметакрилату (MMA) про- водили в 10% розчині безводного N,N-ди- метилформаміду з початковим мольним співвідношенням мономерів 1:3, як ініціатор радикальної полімеризації використовува- ли AIBN (1% від маси мономеру), реакцію проводили за 80 ℃ (атмосфера аргону). Загальний час полімеризації становив 24 години. Суміш мономерів попередньо дегазували методом кількох циклів вакуу- мування – заповнення аргоном – вакууму вання. Після завершення полімеризації реакційну суміш висаджували в метанол. Використана техніка дозволила видалити сполуки, які не прореагували. Очищення здійснювали шляхом кількаразового пере- осадження з ДМФА в метанол. Полімери висушували у вакуумі за температури 30 °С упродовж 10 год. За даними ПМР-спект роскопії в одержаному кополімері визна- чено відповідне співвідношення (n/m). Це співвідношення знаходиться в прийнятній відповідності з початковим мольним спів- відношенням мономерів. У попередніх роботах детально дослі- джено фотохімічні та спектральні власти- вості похідних стирилхіноліну; встановле- но, що для стирилхінолінвмісних похідних при опроміненні УФ-світлом відбувається процес транс-цис-фотоізомеризації. Дослі- дження фотохімічних властивостей азохі- нолінвмісних сполук, порівняння і оцінка з попередньо одержаними результатами для стирилхінолінвмісних похідних є не- обхідним етапом для вибору найбільш пер- спективних полімерів з метою подальшого дослідження їхніх нелінійно-оптичних ха- рактеристик. Відомо, що фотоізомеризація азосполук проходить з високими квантовими вихода- ми. На рис. 2 наведено спектри поглинан- ня розчинів азохінолінвмісних полімерів у ТГФ. Для усіх досліджених полімерів спо- стерігали інтенсивну смугу поглинання в діапазоні 300–375 нм, що є результатом електронного переходу π-π*, і слабку за ін- тенсивністю смугу поглинання в діапазоні 400–490 нм, що стосуються переходів n-π*. Таким чином, використовуючи класифі- кацію, введену Рау, досліджені полімери можна віднести до категорії азобензолів, 19https://ucj.org.ua В. О. Смокал, Д. М. Хоменко, Р. О. Дорощук, О. Г. Харченко УХЖ № 05 / ТОМ 89 оскільки їхні спектри поглинання подіб- ні до спектрів поглинання незаміщеного азобензолу (тобто спектри поглинання характеризуються відносно слабким пере- криттям смуг π-π* і n -π*) [16, 22]. Рис. 2. Спектри поглинання розчинів ко полімерів: 1 – COP2, 2 – COP1, 3 – COP3 в ТГФ Fig. 2. Normalized absorbance spectra of poly mers solutions in THF: 1 – COP2, 2 – COP1, 3 – COP3. Зі спектрів поглинання розчинів хіно- лінвмісних полімерів видно, що електро- нодонорні замісники в хіноліновому фраг- менті призводять до батохромного зсуву π-π*смуги поглинання, що добре узгоджу- ється з результатом роботи [22]. Встанов- лено, що батохромний зсув збільшується з електронодонорністю замісника. Зміни в спектрах поглинання внаслідок проходження транс-цис-ізомеризації про- тягом УФ-опромінення для COP1 наведено на рисунку 2. Під час опромінення спостері- гали зменшення інтенсивності поглинання в діапазоні 300–400 нм. Також було показа- но повільне зростання інтенсивності погли- нання при 405–500 нм з ізобестичною точ- кою на 419 нм для COP1. Ізобестичні точки в одержаних спектрах свідчать про те, що фотоізомеризація була єдиною реакцією, яка відбувалася у зразках під час опромі- нення. Ми виявили, що після транс-цис-пе- ретворення в результаті УФ-опромінен- ня інтенсивність смуги поглинання, що відповідає π-π* переходу, зменшується, та спостерігаємо гіпсохромний зсув, тоді як інтенсивність смуги, що відповідає n-π*, збільшується. Слід зазначити, що за зміна- ми інтенсивності смуг поглинання (внас- лідок світлового опромінення) можна ви- значити кінетичні характеристики процесу транс-цис- та цис-транс-ізомеризації. Зміни спектрів поглинання досліджували в розчи- нах полімерів з азохіноліновим фрагментом при опроміненні УФ-лампою з довжиною хвилі 365 нм в ТГФ за 20 °С. Рис. 3. Зміни поглинання в розчині копо лімеру COP1 у ТГФ при опроміненні УФ-світ лом із довжиною хвилі 365 нм: 1 – 0 с, 2 – 5 с, 3 – 10 с, 4 – 15 с, 5 – 20 с, 6 – 25 с Fig. 3. Changes in the absorption spectra of COP1 in THF: 1– 0 s, 2 – 5 s, 3 – 10 s, 4 – 15 s, 5 – 20 s, 6 – 25 s upon irradiation at λ=365 nm revea ling the trans-cis transformation. And after 48 h in darkness. 250 300 350 400 450 500 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 П ог ли на нн я Довжина хвилі (нм) 1 2 3 Рис. 2. Спектри поглинання розчинів кополімерів: 1 – COP2, 2 – COP1, 3 – COP3 в ТГФ Fig. 2. Normalized absorbance spectra of polymers solutions in THF: 1 – COP2, 2 – COP1, 3 – COP3. Зі спектрів поглинання розчинів хінолінвмісних полімерів видно, що електронодонорні замісники в хіноліновому фрагменті призводять до батохромного зсуву π-π*смуги поглинання, що добре узгоджується з результатом роботи [22]. Встановлено, що батохромниий зсув збільшується з електронодонорністю замісника. Зміни в спектрах поглинання внаслідок проходження транс-цис-ізомеризації протягом УФ-опромінення для COP1 наведено на рисунку 2. Під час опромінення спостерігали зменшення інтенсивності поглинання в діапазоні 300–400 нм. Також було показано повільне зростання інтенсивності поглинання при 405–500 нм з ізобестичною точкою на 419 нм для COP1. Ізобестичні точки в одержаних спектрах свідчать про те, що фотоізомеризація була єдиною реакцією, яка відбувалася у зразках під час опромінення. Ми виявили, що після транс-цис-перетворення в результаті УФ-опромінення інтенсивність смуги поглинання, що відповідає π-π* переходу, зменшується, та спостерігаємо гіпсохромний зсув, тоді як інтенсивність смуги, що відповідає n-π*, збільшується. Слід зазначити, що за змінами інтенсивності смуг поглинання (внаслідок світлового опромінення) можна визначити кінетичні характеристики процесу транс-цис- та цис-транс-ізомеризації. Зміни спектрів поглинання досліджували в розчинах полімерів з азохіноліновим фрагментом при опроміненні УФ-лампою з довжиною хвилі 365 нм в ТГФ за 20°С. 250 300 350 400 450 500 550 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 6 5 4 3 2 1 Довжина хвилі П ог ли на нн я Після 48 годин в темряві Рис. 3. Зміни поглинання в розчині кополімеру COP1 у ТГФ при опроміненні УФ-світлом із довжиною хвилі 365 нм: 1 – 0 с, 2 – 5 с, 3 – 10 с, 4 – 15 с, 5 – 20 с, 6 – 25 с Fig. 3. Changes in the absorption spectra of COP1 in THF: 1– 0 s, 2 – 5 s, 3 – 10 s, 4 – 15 s, 5 – 20 s, 6 – 25 s upon irradiation at λ=365 nm revealing the trans-cis transformation. And after 48 h in darkness. Після одержання спектрів поглинання, що не змінювалися за подальшого опромінення, зразки помістили в темряву на 48 годин. Після цього знову досліджували спектри поглинання для розчинів азохінолінових полімерів. На рис. 3 показано одержаний для COP1 результат. Форма спектра поглинання для зразка, який залишили після УФ- опромінення на 48 годин у темряві, практично повторює спектр поглинання неопроміненого зразка. Ми припускаємо, що незначне збільшення поглинання в діапазоні довжин хвиль 261– 303 нм після 48 годин витримки розчину COP1, без УФ-опромінення, яке спостерігаємо у порівнянні зі спектром поглинання неопроміненого зразка, можна пояснити різною орієнтацією хромофорів після зворотного процесу цис-транс-ізомеризації порівняно з початковою орієнтацією азофрагментів. Вплив орієнтації азофрагментів на спектри поглинання азовмісних сполук було показано в роботі [29]. На рис. 4 наведено транс-цис- фотоперетворення в синтезованих кополімерах. 20 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2023 СИНТЕЗ ТА ФОТОХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ НОВИХ АЗОХІНОЛІНВМІСНИХ ПОЛІМЕРІВФІЗИЧНА ХІМІЯ Після одержання спектрів поглинання, що не змінювалися за подальшого опро- мінення, зразки помістили в темряву на 48 годин. Після цього знову досліджували спектри поглинання для розчинів азохіно- лінових полімерів. На рис. 3 показано одер- жаний для COP1 результат. Форма спектра поглинання для зразка, який залишили піс- ля УФ-опромінення на 48 годин у темряві, практично повторює спектр поглинання не- опроміненого зразка. Ми припускаємо, що незначне збільшення поглинання в діапазоні довжин хвиль 261–303 нм після 48 годин ви- тримки розчину COP1, без УФ-опромінен- ня, яке спостерігаємо порівняно зі спектром поглинання неопроміненого зразка, можна пояснити різною орієнтацією хромофорів після зворотного процесу цис-транс-ізоме- ризації порівняно з початковою орієнтацією азофрагментів. Вплив орієнтації азофраг- ментів на спектри поглинання азовмісних сполук було показано в роботі [29]. На рис. 4 наведено транс-цис-фотоперетворення в синтезованих кополімерах. Рис. 4. Транс-цис-фотоперетворення для синтезованих азохінолінвмісних кополімерів Fig. 4. Schematic of the photoinduced trans-cis isomerization for obtained azoquinoline containing copolymers. Висновки Синтезовано та комплексно охарактеризовано низку нових хінолінових полімерів з азофрагментом. Вперше синтезовано нові 6-азофенілхінолінвмісні метакрилові мономери та полімери на їхній основі та досліджено їхні фотохімічні властивості. Фотохімічні властивості нових полімерів хіноліну з азофрагментом досліджено за допомогою УФ видимої спектрофотометрії в розчинах ТГФ. На основі одержаних результатів можна зробити припущення, що опромінення нових азополімерів призводить до фотоіндукованої транс-цис- ізомеризації. Встановлено, що введення електронодонорних груп у хінолінове ядро призводить до батохромного зсуву в спектрах поглинання. З одержаних результатів можна зробити висновок, що нові хінолінові полімери з азофрагментом можна розглядати як перспективні полімери для створення нових матеріалів для застосувань, що вимагають фоточутливості в певному діапазоні довжин хвиль. Роботу виконано в межах держбюджетної теми «Гібридні наносистеми на основі “smart”-полімерів для біотехнологій та медицини», державний реєстраційний номер: 0122U001818. Рис. 4. Транс-цис-фотоперетворення для синтезованих азохінолінвмісних кополімерів Fig. 4. Schematic of the photoinduced trans-cis isomerization for obtained azoquinoline containing copolymers. ВИСНОВКИ. Синтезовано та комплекс но охарактеризовано низку нових хінолі- нових полімерів з азофрагментом. Вперше синтезовано нові 6-азофенілхінолінвмісні метакрилові мономери та полімери на їхній основі та досліджено їхні фотохімічні вла- стивості. Фотохімічні властивості нових полімерів хіноліну з азофрагментом до- 21https://ucj.org.ua В. О. Смокал, Д. М. Хоменко, Р. О. Дорощук, О. Г. Харченко УХЖ № 05 / ТОМ 89 сліджено за допомогою УФ видимої спек- трофотометрії в розчинах ТГФ. На осно- ві одержаних результатів можна зробити припущення, що опромінення нових азо- полімерів призводить до фотоіндукованої транс-цис- ізомеризації. Встановлено, що введення електронодонорних груп у хіно- лінове ядро призводить до батохромного зсуву в спектрах поглинання. З одержаних результатів можна зробити висновок, що нові хінолінові полімери з азофрагментом можна розглядати як перспективні поліме- ри для створення нових матеріалів для за- стосувань, що вимагають фоточутливості в певному діапазоні довжин хвиль. Роботу виконано в межах держбю- джетної теми «Гібридні наносис- теми на основі “smart”-полімерів для біотехнологій та медицини», державний реєстраційний номер: 0122U001818. SYNTHESIS AND PHOTOCHEMICAL PROPERTIES OF NOVEL AZOQUINOLINE CONTAINING POLYMERS V.O. Smokal*, D.M. Khomenko, R.O. Doroshchuk, O.H. Kharchenko Taras Shevchenko National University of Kyiv, 64/13 Volodymyrska Str., 01601 Kyiv *e-mail: vitaliismokal@gmail.com The development of modern technologies are constantly requires seeking new low-cost, efficient materials and establish new techni- cal methods for application these materials. Synthesis of polymers with predicted and ex- pected properties on the one hand and using specific features of interaction light with pho- toactive fragments in polymers, on the other hand, opens new prospects of application for new materials based on these polymers. The side chain methacrylic polymers with different active functional group have been well studied and widely applied in many fields, such as op- toelectronics, nonlinear optics, optical storage materials, biochemicals, and medicine. The present work focused on synthesis new azostyrylcontaining methacrylic mono- mers and copolymers with methylmetacrylate (MMA) based on these monomers. The pre sent study is a first reported notice of the syn- thesis and photochemical properties of meth- acrylic polymers with 6-azo-phenylquinoline fragments in side chain. Moreover in this work the features of syntheses have been described in detail for monomers and polymers based on new azocompounds. Absorption spectro- scopic properties for new quinoline polymers with azo fragment were investigated with UV- Visible spectrophotometry in THF solutions. All studied polymers show a strong absorption band in the range of 300–375 nm resulting from π-π* electronic transition and a weak absorp- tion band in the range of 400–490 nm assigned to n-π* transitions. Electron donating and electron withdrawing substituents at quinoline moity of azo-quinoline polymer solutions lead to bathochromic shift of the π-π*absorption band which agrees well with the result of work. We found that this red-shift increases with an increase of electron donating strength of the substituent as well as with an increase of elec- tron withdrawing strength of the substituent. 22 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2023 СИНТЕЗ ТА ФОТОХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ НОВИХ АЗОХІНОЛІНВМІСНИХ ПОЛІМЕРІВФІЗИЧНА ХІМІЯ Based on of the result achieved we can suppose that irradiation of polymers with azo fragment lead to photoinduced trans-cis-isomerization. From the obtained and presented results one can conclude that novel quinoline poly- mers with azo fragment can be considered as promising materials for applications requiring photosensitivity in certain of range of wave- length. Keywords: quinoline azo-dye polymers; radical polymerization; aryl(meth)acrylates; photochemical property; styrylquinoline con- taining polymers. ЛІТЕРАТУРА 1. Prasad P.N., Williams D.J. Introduction to Non- linear Optical Effects in Molecules and Poly- mers.Wiley. New York, NY 1991. P. 106–130. 2. Min-Cheol O., Woo-Sung C., Jin-Soo S., Jun-Whee K., Kyung-Jo K., Jun-Kyu S., Hak- Kyu  L., Young-Ouk N., Hyung-Jong L. Poly- meric optical waveguide devices exploiting special properties of polymer materials. Optics Communications. 2016. 362. P. 3–12. doi: 10.1016/j.optcom.2015.07.079 3. Jung Y. S., Woo C.J., Harry L. T., Ross C. A. Nanowire Conductive Polymer Gas Sensor Patterned Using Self-Assembled Block Copo lymer Lithography. Nano Lett. 2008. 8. P. 3776–3780. doi: 10.1021/nl802099k 4. Garvin M. P., Garvin M. P. Pendant Photo- chromic Conjugated Polymers Incorporating a Highly Functionalizable Thieno [3,4-b] thio- phene Switching Motif. J. Am. Chem. Soc. 2019. 141. 3146–3152. doi: 10.1021/jacs.8b12617 5. Hagen R., Bieringer T. Photoaddressable Po lymers for Optical Data Storage. Adv. Mater. 2001. 13. P. 1805–1810. doi:10.1002/1521-4095(200112)13:233.0.CO; 2-V 6. Garnier F., Hajlaoui R., Yassar A., Srivastava P. All-Polymer Field-Effect Transistor Realized by Printing Techniques. Science. 1994. 265. P. 1684–1686. doi:10.1126/science.265.5179.16840 7. Gang L., Rui Zhu Y. Y. Polymer solar cells. Nat. Photonics. 2012. 6. P. 153–161. doi:10.1038/nphoton.2012.11 8. Skowronski L., Krupka O., Smokal V., Gra bowski A., Naparty M., Derkowska-Zielinska B. Optical properties of coumarins containing copolymers. Opt. Mater. 2015. 47. P.  18–23. doi:10.1016/j.optmat.2015.06.047 9. Marder S.R., Kippelen B. J., Alex K.Y., Pey ghambarian N. Design and synthesis of chromophores and polymers for electro-op- tic and photorefractive applications. Nature. 1997. 388. P. 845–851. doi:10.1038/42190 10. Gindre D., Iliopoulos K., Krupka O., Evrard M., Champigny E., Sallé M. Coumarin-Contain- ing Polymers for High Density Non-Line- ar Optical Data Storage. Molecules. 2016. 21. P.  147–160. doi:10.3390/molecules21020147 11. Natansohn A., Rochon P. A. Photoinduced Motions in Azo-Containing Polymers. Chem. Rev. 2002. 102. P. 4139–4176. doi:10.1021/cr970155y 12. Haifeng Y., Takaomi K. Photoresponsive Block Copolymers Containing Azobenzenes and Other Chromophores. Molecules. 2010. 15. P. 570–630. doi:10.3390/molecules15010570 13. Priimagi A., Shevchenko A. Azopolymer-based micro- and nanopatterning for photonic appli- cations. J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys. 2014. 52. P. 163–182. doi:10.1002/polb.23390 14. Koynov K., Bahtiar A., Bubeck C., Mühling B., Meier H. Effect of Donor-Acceptor Substitu- tion on the Nonlinear Optical Properties of Oligo(1,4-phenyleneethynylene)s Studied by Third Harmonic Generation Spectroscopy. J. Phys. Chem. B. 2005. 109. P. 10184–10188. doi:10.1021/jp0508913 15. Derkowska-Zielinska B., Skowronski L., Koz lowski T., Smokal V., Kysil A., Biitseva A., 23https://ucj.org.ua В. О. Смокал, Д. М. Хоменко, Р. О. Дорощук, О. Г. Харченко УХЖ № 05 / ТОМ 89 Krupka O. Influence of peripheral substitu- ents on the optical properties of heterocyclic azo dyes, Opt. Mater. 2015. 49. P. 325–329. doi:10.1016/j.optmat.2015.10.001 16. Sekkat Z., Knoll W. Photoreactive Organic Thin Films. Academic Press. San Diego. CA. 2002. P. 553–560. 17. Kajzar F., Krupka O., Pawlik G., Mitus A. Con- centration Variation of Quadratic NLO Sus- ceptibility in PMMA-DR1 Side Chain Polymer. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2010. 522. P.  180–190. doi:10.1080/15421401003720017 18. Kobatake S., Yamada T., Uchida T., Kato N., Irie M. Photochromism of 1,2-Bis(2,5-dimethyl- 3-thienyl)perfluoro-cyclopentene in a Single Crystalline Phase. J. Am. Chem. Soc. 1999. 121. P. 2380–2386. doi:10.1021/ja983717j 19. Kohno Y., Tamura Y., Matsushima R. Simple full-color rewritable film with photochromic fulgide derivatives, J. Photochem. Photobiol. A Chem. 2009. 201. P. 98–101. doi:10.1016/j.jphotochem.2008.10.006 20. Derkowska-Zielinska B., Krupka O., Smo kal  V., Grabowski A., Naparty M. Skowron- ski  L. Optical properties of disperse dyes doped poly(methyl methacrylate). Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2016. 639. P. 87–93. doi:10.1080/15421406.2016.1254585 21. Kharchenko O., Smokal V., Krupka A., Kolen- do A. Design, synthesis, and photochemistry of styrylquinoline -containing polymers, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2016. 640. P. 71–77. doi: :10.1080/15421406.2016.1255516 22. Chomicki D., Kharchenko O., Skowronski L., Kowalonek J., Kozanecka-Szmigiel A., Szmi- giel D., Smokal V., Krupka O., Derkowska-Zie- linska B. Physico-Chemical and Light-Induced Properties of Quinoline Azo-dyes Polymers. International Journal of Molecular Sciences. 2020. 21. P. 5755–5777. doi: 10.3390/ijms21165755 23. Warren N. H., Michael Hayden L. Maker fringes revisited: Second-harmonic generation from birefringent or absorbing materials. J. Opt. Soc. Am. B 1995. 12. P. 416–427. doi: 10.1364/JOSAB.12.000416 24. Jerphagnon J., Kurtz S. K. Maker Fringes: De- tailed Comparison of Theory and Experiment for Isotropic and Uniaxial Crystals. J. Appl. Phys. 1970. 41. P. 1667–1681. doi: 10.1063/1.1659090 25. Sahraoui B., Luc J., Meghea A., Czaplicki R., Fillaut J-L., Migalska-Zalas A. Nonlinear op- tics and surface relief gratings inalkynyl-ru- thenium complexes. J. Opt. A Pure Appl. Opt. 2009. 11. P. 024005. doi: 10.1088/1464-4258/11/2/024005 26. Jiang F., Guo A., Xu J., Wang H., Mo X., You Q, Xu X. Identification and optimization of nov- el 6-acylamino-2-aminoquinolines as potent Hsp 90 C-terminal inhibitors. Eur. J. Med. Chem. 2017. 141. P. 1–14. doi: 10.1016/j.ejmech.2017.07.080 27. Derkowska-Zielinska B., Skowronski L., Syp- niewska M., Chomicki D., Smokal V., Khar chenko O., Naparty M., Krupka O. Function- alized polymers with strong push-pull azo chromophores in side chain for optical appli- cation. Opt. Mater. 2018. 85. P. 391–398. doi: 10.1016/j.optmat.2018.09.008 28. Derkowska-Zielinska B., Matczyszyn K., Dudek M., Samoc M., Czaplicki R., Kacz- marek-Kedziera A., Smokal V., Biitseva A., Krupka O. All-Optical Poling and Two-Pho- ton Absorption in Heterocyclic Azo Dyes with Different Side Groups. J. Phys. Chem. C. 2019. 123. P. 725–734. doi: 10.1021/acs.jpcc.8b10621 29. Kajzar F. Organic Thin Films for Waveguid- ing Nonlinear Optics. ed by J.D. Swalen. CRC Press. Boca Raton. 1996. FL. USA. REFERENCES 1. Prasad P.N., Williams D.J. Introduction to Nonlinear Optical Effects in Molecules and Polymers.Wiley. New York, NY 1991. 106–130. 2. Min-Cheol O., Woo-Sung C., Jin-Soo S., Jun- Whee K., Kyung-Jo K., Jun-Kyu S., Hak-Kyu 24 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2023 СИНТЕЗ ТА ФОТОХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ НОВИХ АЗОХІНОЛІНВМІСНИХ ПОЛІМЕРІВФІЗИЧНА ХІМІЯ L., Young-Ouk N., Hyung-Jong L.Polymeric optical waveguide devices exploiting special properties of polymer materials. Optics Com- munications. 2016. 362: 3–12. doi: 10.1016/j.optcom.2015.07.079 3. Jung Y. S., Woo C.J., Harry L. T., Ross C. A. Nanowire Conductive Polymer Gas Sensor Patterned Using Self-Assembled Block Copo lymer Lithography. Nano Lett. 2008. 8: 3776– 3780. doi: 10.1021/nl802099k 4. Garvin M. P., Garvin M. P. Pendant Photo- chromic Conjugated Polymers Incorporating a Highly Functionalizable Thieno [3,4-b] thio- phene Switching Motif. J. Am. Chem. Soc. 2019. 141: 3146–3152. doi: 10.1021/jacs.8b12617 5. Hagen R., Bieringer T. Photoaddressable Po lymers for Optical Data Storage. Adv. Mater. 2001. 13: 1805–1810. doi:10.1002/1521-4095(200112)13:233.0.CO; 2-V 6. Garnier F., Hajlaoui R., Yassar A., Srivastava P. All-Polymer Field-Effect Transistor Realized by Printing Techniques. Science. 1994. 265: 1684– 1686. doi:10.1126/science.265.5179.16840 7. Gang L., Rui Zhu Y. Y. Polymer solar cells. Nat. Photonics. 2012. 6: 153–161. doi:10.1038/nphoton.2012.11 8. Skowronski L., Krupka O., Smokal V., Gra bowski A., Naparty M., Derkowska-Zielinska B. Optical properties of coumarins containing copolymers. Opt. Mater. 2015. 47: 18–23. doi:10.1016/j.optmat.2015.06.047 9. Marder S.R., Kippelen B. J., Alex K.Y., Pey ghambarian N. Design and synthesis of chromophores and polymers for electro-op- tic and photorefractive applications. Nature. 1997. 388: 845–851. doi:10.1038/42190 10. Gindre D., Iliopoulos K., Krupka O., Evrard M., Champigny E., Sallé M. Coumarin-Containing Polymers for High Density Non-Linear Opti- cal Data Storage. Molecules. 2016. 21: 147–160. doi:10.3390/molecules21020147 11. Natansohn A., Rochon P. A. Photoinduced Motions in Azo-Containing Polymers. Chem. Rev. 2002. 102: 4139–4176. doi:10.1021/cr970155y 12. Haifeng Y., Takaomi K. Photoresponsive Block Copolymers Containing Azobenzenes and Other Chromophores. Molecules. 2010. 15: 570–630. doi:10.3390/molecules15010570 13. Priimagi A., Shevchenko A. Azopolymer-based micro- and nanopatterning for photonic appli- cations. J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys. 2014. 52: 163–182. doi:10.1002/polb.23390 14. Koynov K., Bahtiar A., Bubeck C., Mühling B., Meier H. Effect of Donor-Acceptor Substitu- tion on the Nonlinear Optical Properties of Oligo(1,4-phenyleneethynylene)s Studied by Third Harmonic Generation Spectroscopy. J. Phys. Chem. B. 2005. 109: 10184–10188. doi:10.1021/jp0508913 15. Derkowska-Zielinska B., Skowronski L., Koz lowski T., Smokal V., Kysil A., Biitseva A., Krupka O. Influence of peripheral substitu- ents on the optical properties of heterocyclic azo dyes, Opt. Mater. 2015. 49: 325–329. doi:10.1016/j.optmat.2015.10.001 16. Sekkat Z., Knoll W. Photoreactive Organic Thin Films. Academic Press. San Diego. CA. 2002. 553–560. 17. Kajzar F., Krupka O., Pawlik G., Mitus A. Concentration Variation of Quadratic NLO Susceptibility in PMMA-DR1 Side Chain Pol- ymer. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2010. 522: 180– 190. doi:10.1080/15421401003720017 18. Kobatake S., Yamada T., Uchida T., Kato N., Irie M. Photochromism of 1,2-Bis(2,5-dime- thyl-3-thienyl)perfluoro- cyclopentene in a Single Crystalline Phase. J. Am. Chem. Soc. 1999. 121: 2380–2386. doi:10.1021/ja983717j 19. Kohno Y., Tamura Y., Matsushima R. Simple full-color rewritable film with photochromic fulgide derivatives, J. Photochem. Photobiol. A Chem. 2009. 201: 98–101. doi:10.1016/j.jphotochem.2008.10.006 20. Derkowska-Zielinska B., Krupka O., Smo kal  V., Grabowski A., Naparty M. Skowron- ski  L. Optical properties of disperse dyes 25https://ucj.org.ua В. О. Смокал, Д. М. Хоменко, Р. О. Дорощук, О. Г. Харченко УХЖ № 05 / ТОМ 89 doped poly(methyl methacrylate). Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2016. 639: 87–93. doi:10.1080/15421406.2016.1254585 21. Kharchenko O., Smokal V., Krupka A., Kolen- do A. Design, synthesis, and photochemistry of styrylquinoline -containing polymers, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2016. 640: 71–77. doi: :10.1080/15421406.2016.1255516 22. Chomicki D., Kharchenko O., Skowronski L., Kowalonek J., Kozanecka-Szmigiel A., Szmi- giel D., Smokal V., Krupka O., Derkowska-Zie- linska B. Physico-Chemical and Light-Induced Properties of Quinoline Azo-dyes Polymers. International Journal of Molecular Sciences. 2020. 21: 5755–5777. doi: 10.3390/ijms21165755 23. Warren N. H., Michael Hayden L. Maker fringes revisited: Second-harmonic generation from birefringent or absorbing materials. J. Opt. Soc. Am. B 1995. 12: 416–427. doi: 10.1364/JOSAB.12.000416 24. Jerphagnon J., Kurtz S. K. Maker Fringes: De- tailed Comparison of Theory and Experiment for Isotropic and Uniaxial Crystals. J. Appl. Phys. 1970. 41: 1667–1681. doi: 10.1063/1.1659090 25. Sahraoui B., Luc J., Meghea A., Czaplicki R., Fillaut J-L., Migalska-Zalas A. Nonlinear op- tics and surface relief gratings inalkynyl-ru- thenium complexes. J. Opt. A Pure Appl. Opt. 2009. 11: 024005. doi: 10.1088/1464-4258/11/2/024005 26. Jiang F., Guo A., Xu J., Wang H., Mo X., You Q, Xu X. Identification and optimization of no vel 6-acylamino-2-aminoquinolines as potent Hsp 90 C-terminal inhibitors. Eur. J. Med. Chem. 2017. 141: 1–14. doi: 10.1016/j.ejmech.2017.07.080 27. Derkowska-Zielinska B., Skowronski L., Syp- niewska M., Chomicki D., Smokal V., Khar chenko O., Naparty M., Krupka O. Function- alized polymers with strong push-pull azo chromophores in side chain for optical appli- cation. Opt. Mater. 2018. 85: 391–398. doi: 10.1016/j.optmat.2018.09.008 28. Derkowska-Zielinska B., Matczyszyn K., Dudek M., Samoc M., Czaplicki R., Kacz- marek-Kedziera A., Smokal V., Biitseva A., Krupka O. All-Optical Poling and Two-Pho- ton Absorption in Heterocyclic Azo Dyes with Different Side Groups. J. Phys. Chem.C. 2019. 123: 725–734. doi: 10.1021/acs.jpcc.8b10621 29. Kajzar F. Organic Thin Films for Waveguid- ing Nonlinear Optics. ed by J.D. Swalen. CRC Press. Boca Raton. 1996 FL. USA. Cтаття надійшла 18.05.2023.
id oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-551
institution Ukrainian Chemistry Journal
keywords_txt_mv keywords
language English
last_indexed 2026-07-23T01:10:03Z
publishDate 2023
publisher V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry
record_format ojs
resource_txt_mv ucjorgua/c1/f8deeb21b7623fdad9474bc481d77fc1.pdf
spelling oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-5512026-07-22T08:23:51Z SYNTHESIS AND PHOTOCHEMICAL PROPERTIES OF NOVEL AZOQUINOLINE CONTAINING POLYMERS SMOKAL, Vitalii KHOMENKO, Dmytro DOROSHCHUK, Roman KHARCHENKO, Oksana quinoline azo-dye polymers; radical polymerization; aryl(meth)acrylates; photochemical property; styrylquinoline containing polymers. The development of modern technologies are constantly requires seeking new low-cost, efficient materials and establish new technical methods for application these materials. Synthesis of polymers with predicted and expected properties on the one hand and using specific features of interaction light with photoactive fragments in polymers, on the other hand, opens new prospects of application for new materials based on these polymers. The side chain methacrylic polymers with different active functional group have been well studied and widely applied in many fields, such as optoelectronics, nonlinear optics, optical storage materials, biochemicals, and medicine. The present work focused on synthesis new azostyrylcontaining methacrylic monomers and copolymers with methylmetacrylate (MMA) based on these monomers. The pre­sent study is a first reported notice of the synthesis and photochemical properties of methacrylic polymers with 6-azo-phenylquinoline frag­ments in side chain. Moreover in this work the features of syntheses have been described in detail for monomers and polymers based on new azocompounds. Absorption spectroscopic properties for new quinoline polymers with azo fragment were investigated with UV-Vi­sible spectrophotometry in THF solutions. All studi­ed polymers show a strong absorption band in the range of 300–375 nm resulting from π-π* electronic transition and a weak absorption band in the range of 400–490 nm assigned to n-π* transitions. Electron donating and electron withdrawing substituents at quinoline moity of azo-quinoline polymer solutions lead to bathochromic shift of the π-π*absorption band which agrees well with the result of work. We found that this red-shift increases with an increase of electron donating strength of the substituent as well as with an increase of electron withdrawing strength of the substituent. Based on of the result achieved we can suppose that irradiation of polymers with azo fragment lead to photoinduced trans-cis-isomerization. From the obtained and presented results one can conclude that novel quinoline polymers with azo fragment can be considered as promising materials for applications requiring photosensitivity in certain of range of wavelength. V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry 2023-06-26 Article Article Physical chemistry Физическая xимия Фізична xімія application/pdf https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/551 10.33609/2708-129X.89.05.2023.13-25 Ukrainian Chemistry Journal; Vol. 89 No. 5 (2023): Ukrainian Chemistry Journal; 13-25 Украинский химический журнал; ##issue.vol## 89 ##issue.no## 5 (2023): Ukrainian Chemistry Journal; 13-25 Український хімічний журнал; Том 89 № 5 (2023): Ukrainian Chemistry Journal; 13-25 2708-129X 2708-1281 en https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/551/281 Copyright (c) 2023 Vitalii SMOKAL, Dmytro KHOMENKO, Roman DOROSHCHUK, Oksana KHARCHENKO https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
spellingShingle SMOKAL, Vitalii
KHOMENKO, Dmytro
DOROSHCHUK, Roman
KHARCHENKO, Oksana
SYNTHESIS AND PHOTOCHEMICAL PROPERTIES OF NOVEL AZOQUINOLINE CONTAINING POLYMERS
title SYNTHESIS AND PHOTOCHEMICAL PROPERTIES OF NOVEL AZOQUINOLINE CONTAINING POLYMERS
title_full SYNTHESIS AND PHOTOCHEMICAL PROPERTIES OF NOVEL AZOQUINOLINE CONTAINING POLYMERS
title_fullStr SYNTHESIS AND PHOTOCHEMICAL PROPERTIES OF NOVEL AZOQUINOLINE CONTAINING POLYMERS
title_full_unstemmed SYNTHESIS AND PHOTOCHEMICAL PROPERTIES OF NOVEL AZOQUINOLINE CONTAINING POLYMERS
title_short SYNTHESIS AND PHOTOCHEMICAL PROPERTIES OF NOVEL AZOQUINOLINE CONTAINING POLYMERS
title_sort synthesis and photochemical properties of novel azoquinoline containing polymers
topic_facet quinoline azo-dye polymers
radical polymerization
aryl(meth)acrylates
photochemical property
styrylquinoline containing polymers.
url https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/551
work_keys_str_mv AT smokalvitalii synthesisandphotochemicalpropertiesofnovelazoquinolinecontainingpolymers
AT khomenkodmytro synthesisandphotochemicalpropertiesofnovelazoquinolinecontainingpolymers
AT doroshchukroman synthesisandphotochemicalpropertiesofnovelazoquinolinecontainingpolymers
AT kharchenkooksana synthesisandphotochemicalpropertiesofnovelazoquinolinecontainingpolymers