광변색성 유기분자의 광화학 및 응용

1. 광변색성 유기분자의 광화학 및 응용 이용기(경산과학고 2년),김현경(경산과학고 1년), 정희동(경산과학고 1년), 김영권(경산과학고 1년), 김주민(경산과학고 1년), 류시경(경산과학고), 강태종(대구대학교 화학·응용화학과) Spirooxazine-2의 자외선 조사 전과 후의 FT-IR differencespectrum Abstract 광변색성은 광여기에 의하여 유발된 광화학 반응의 결과로 나타나는 하나의 성질로서 분자구조 및 전자흡수스펙트럼의 변화를 일으켜 가역적 색상 변화를 보이게 되는 현상이다. Spirooxazine 유도체들은 indoline과 oxazine의 두 개의 헤테로 고리성분 화합물이 탄소원자에 의하여 sp3형태의 결합으로 연계되어 있으며 두 화합물 그룹이 탄소원자를 중심으로 사면체 구조를 한다. 전자 흡수스펙트럼을 보면 각각의 indoline과 oxazine에 해당하는 전이선이 자외선 영역에서 관측된다. 이러한 구조를 갖는 분자에 자외선을 쪼여주면 광이성질화 반응이 일어나고전자흡수스펙트럼이 가시광선 영역에서도 관측 된다. 자외선에 의해서 생성된 merocyanine isomer는 열역학적 또는 광화학적으로 다시 spiro구조로 되돌아가는 가역적 광변색성의 특성을 보인다. Merocyanine isomer가 원래의 spiro 구조로 되돌아가는 thermal bleaching 반응속도는 spirooxazine 유도체들의 치환기, merocyanine분자의 구조, 온도, 매질 등의 영향을 받는다. 본 연구에서는 광여기에 의하여 생성된 spirooxazine 유도체들의 광변색 반응과 thermal bleaching 반응의 반응속도를 polymethylmethacrylate 고분자 매질에서 조사하였다. Chloroform에서 Spiro-Oxazine-2 의 UV조사 전과 조사 후의 differenceIR spectrum. Positiveabsorbance 는 spiro 구조의 진동흡수에 해당하고 negative absorbance 는 merocyanine 구조의 진동흡수와 관련이 있다. Measurement of merocyanine decay rate Spirooxazine 유도체들의 분자 구조 Spirooxazine-2 : R = , R’= H , X= N Spirooxazine-3 : R = CH3 , R’= H , X= CH Spirooxazine-4 : R = CH3 , R’= H , X= N Spirooxazine-5: R = CH3 , R’= ,X= CH Spirooxazine유도체들과 Merocyanine isomers의 흡수스펙트럼 momerocyanine isomers가원래의 spiro 구조로되돌아가는 속도 (30℃) Spirooxazine-2의merocyanine isomers의 온도에 따른 decay 속도 Absorption spectra of spirooxaz ine derivatives in polymethylme- thacrylate matrix Absorption spectra of merocya-nine isomers upon UV irradiati- on 결 론 • Spirooxazine은 자외선 조사에 의해서 merocyanine 구조로 바뀌고 열에 의해서 원래의 분자구조로 되돌아오는 광변색 반응을 한다. • 2. Merocyanine isomers가 원래의 Spiro 구조로 되돌아 가는 과정(thermal bleaching)의 반응속도는 Spirooxazine-3가 가장 빠르며 활성화에너지(Ea) 는 치환기에 따라서 34 ~ 53kJ/mol 범위에 있다. • 3. Spirooxazine 유도체의 indioline보다 oxazine 부분의 치환이 광화학 또는 열화학 반응속도에 더 큰 영향을 준다. 시간에 따른 흡수 스펙트럼의 변화 PMMA matrix에서 Spirooxazine 의 UV조사 전 흡수스펙트럼과 UV 조사 후 2분 간격으로 측정한 흡수 스펙트럼 참 고 문 헌 [1] Photochromism: Molecules and Systems, Eds. H. Durr, H. Bouas- Laurent, Elsevier Science, 2003 [2] F. Wilkinson, J. Hobley, M. naftaly, J. Chem. Soc., Faraday Trans., 88(11), 1511, 1992 [3] Y. Munakata, T. Tsutsui, S. Saito, Polymer J. 22(9), 843, 1990 [4] T. Asahi, H. Masuhara, Chem. Lett., 1165, 1997.