Isomer-Specific Solvatochromic and Molecular Rotor Properties of ESIPT-Active Push–Pull Fluorescent Chalcone Dyes
Notice bibliographique
Résumé
Aromatic chromophores possessing intramolecular hydrogen-bonds that can undergo excited-state intramolecular proton transfer (ESIPT) are critical tools for chemosensing/biosensing applications because they create large Stokes-shifted fluorescence with no overlap with the absorption spectrum to limit back-ground interferences. Classic ESIPT-active fluorophores, such as the 2-(2′-hydroxyphenyl) benzazole (HBX) series (X = NH, O, S), favor a ground-state (GS) enol (E) form that undergoes ESIPT to afford an excited-state (ES) keto (K) tautomer that generates red-shifted fluorescence. Herein, we have attached the HBX moiety to 6-methoxy-indanone (6MI) to create isomeric ( ortho and para ) ESIPT-active chalcone dyes and have characterized their photophysical properties in polar protic solvents (MeOH and glycerol (Gly)/MeOH mixtures) and a nonpolar aprotic (1,4-dioxane) solvent for comparison. The chalcones favor a GS E structure, which undergoes ESIPT in MeOH, Gly/MeOH mixtures, and dioxane to exclusively afford K emission with large Stokes shifts. The o -isomers possess expanded π-conjugation compared to their p -isomer counterparts, which diminishes their tendency to generate twisted intramolecular charge transfer (TICT) states. Consequently, the o -isomers have greater quantum yields and lack molecular rotor (MR) character with little K emission response to increased solvent viscosity. However, they possess strong positive solvatochromism, displaying significant blue wavelength shifts coupled with turn-on K emission in moving from polar protic MeOH to nonpolar dioxane. In contrast, the p -isomers display MR character with turn-on K emission in 75:25 Gly/MeOH compared to their emission in MeOH (up to 14-fold) due to a strong tendency for TICT. Mechanistic insight into the observed isomer-specific photophysical properties of the ESIPT-active chalcones was obtained through density functional theory (DFT) calculations. Implications for DNA biosensing applications are discussed.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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