分子光开关激发态弛豫的立体选择性

光诱导的分子光开关在光药理学、光化学遗传学、信息存储以及纳米管器件的制造等方面有很多潜在的应用前景。在过去的十多年间，吸引了大量实验和理论化学家的广泛关注。2016年诺贝尔化学奖颁给“分子机器的设计与合成”这一领域就是最好的证明；三位获奖人之一的费林加教授便是光诱导分子光开关和马达的开拓者之一（点击阅读相关）。

近期的实验研究发现一类新奇的五元芳香偶氮吡唑具有良好的光异构化效率及热稳定性, 但其光异构化机理及动力学行为在原子水平上尚不清楚。最近，北京师范大学化学学院崔刚龙（点击查看介绍）、方维海（点击查看介绍）研究组和德国马普所Thiel教授合作，利用静态电子结构计算和非绝热动力学模拟，对两类芳香偶氮吡唑光开关化合物（Z11和Z8）的顺反光异构化机理和激发态衰减动力学进行了深入细致的研究，发现两条无势垒的S₁激发态弛豫路径。动力学的分析显示Z11和Z8的激发态衰减具有迥异的性质。对于Z8，两种路径对S₁激发态衰减的贡献相当(50% vs. 50%)；然而对于Z11，两个手性构象几乎仅仅只采用其中一个S₁弛豫路径来衰减(97% vs. 3%)，具有专一的立体选择性。据他们所知，Z11芳香偶氮吡唑是发生立体专一的单方向激发态弛豫的首例化合物。他们也认为，由于芳香偶氮吡唑具有独特的光物理和光化学性质，这类光开关化合物将会有更加广阔的研究和应用前景。

相关成果发表于《德国应用化学》。北京师范大学王雅婷和刘向洋研究生为该工作的第一和第二作者。该工作得到基金委优秀青年项目、重点国际合作项目、和创新群体项目资助。

该论文作者为：Ya-Ting Wang, Xiang-Yang Liu, Ganglong Cui, Wei-Hai Fang, Walter Thiel

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Photoisomerization of Arylazopyrazole Photoswitches: Stereospecific Excited-State Relaxation

Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 14009-14013, DOI: 10.1002/anie.201607373

导师介绍

崔刚龙

http://www.x-mol.com/university/faculty/37834

方维海

http://www.x-mol.com/university/faculty/37835