Publication detail

Controlling emissive behaviour through molecular design: 2,3-bis(2,5-dimethylthiophen-3-yl)quinoxalines with variable fluorene substitution

Year: 2025

Type of publication: článek v odborném periodiku

Name of source: Materials advances

Publisher name: Royal Society of Chemistry

Place: Cambridge

Page from-to: 9696-9708

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Řízení emisního chování pomocí molekulárního designu: 2,3-bis(2,5-dimethylthiofen-3-yl)chinoxaliny s proměnnou fluorenovou substitucí	Představujeme novou rodinu donor–akceptor–donor (D–A–D) chromoforů založených na 2,3-bis(2,5-dimethylthiofen-3-yl)chinoxalinu, u nichž je elektronové i sterické prostředí laděno pomocí fluorenových substituentů v polohách 5,8. Variace substituentů v poloze 9,9 (aryl, rozvětvené alkylové a spiro-vázané skupiny) umožňuje systematickou modulaci rozpustnosti, konformační rigidity a intermolekulárních interakcí při zachování elektronově deficitního chinoxalinového jádra. Všechny syntetizované deriváty (DMTQ1–DMTQ5) vykazují charakteristickou absorpci typu π–π kolem 380 nm a širokou intramolekulární emisi s přenosem náboje (ICT) v roztoku (490–502 nm) s kvantovým výtěžkem fotoluminiscence až 45 % a dobami života 2,7–4,0 ns. Detailní studie solvatochromismu a časově rozlišené fotoluminiscence sloučeniny DMTQ5 potvrdila výrazný ICT charakter, který se projevuje bathochromním posunem emise a zkracováním doby života v závislosti na polaritě prostředí. Elektrochemická měření odhalila konzistentní oxidační náběhy (0,54–0,64 V vs. Fc/Fc⁺), odpovídající hladinám HOMO −5,34 až −5,44 eV, zatímco energie LUMO (−2,57 až −2,67 eV) byly odvozeny z optických zakázaných pásů přibližně 2,8 eV. V pevném stavu vykazují spin-coatingem připravené tenké vrstvy vybraných derivátů výrazné fotochromní přepínání barvy a intenzity emise, které se v roztoku neprojevuje a bylo přímo demonstrováno pomocí excitace UV LED. Tyto výsledky potvrzují fluorenovou substituci jako univerzální strategii pro řízení emisního chování chinoxalinových chromoforů a zdůrazňují jejich potenciál jako senzorů polarity, světlem aktivovaných povlaků a optoelektronických materiálů.	substituované quinoxaliny;emise;D-A-D systém;solvatochromismus
eng	Controlling emissive behaviour through molecular design: 2,3-bis(2,5-dimethylthiophen-3-yl)quinoxalines with variable fluorene substitution	We report a new family of donor-acceptor-donor (D-A-D) chromophores based on 2,3-bis(2,5-dimethylthiophen-3-yl)quinoxaline, where the electronic and steric environment is tuned through fluorene substituents at the 5,8-positions. Variation of the 9,9-substituents (aryl, branched alkyl, and spiro-linked groups) enables systematic modulation of solubility, conformational rigidity, and intermolecular interactions while preserving the electron-deficient quinoxaline core. All synthesized derivatives (DMTQ1-DMTQ5) exhibit characteristic pi-pi* absorption around 380 nm and broad intramolecular charge-transfer (ICT) emission in solution (490-502 nm) with photoluminescence quantum yields up to 45% and lifetimes of 2.7-4.0 ns. A detailed solvatochromic and time-resolved study of DMTQ5 confirmed strong ICT character, manifested by red-shifted emission and polarity-dependent lifetime shortening. Electrochemical studies reveal consistent oxidation onsets (0.54-0.64 V vs. Fc/Fc+), corresponding to HOMO levels of -5.34 to -5.44 eV, while LUMO energies (-2.57 to -2.67 eV) were derived from optical gaps of similar to 2.8 eV. In the solid state, spin-coated films of selected derivatives exhibit pronounced photochromic switching of emission colour and intensity, a behaviour absent in solution and directly demonstrated using UV-LED excitation. These results establish fluorene substitution as a versatile strategy to direct emissive behaviour in quinoxaline-based chromophores, highlighting their potential as polarity-sensitive probes, light-responsive coatings, and optoelectronic materials.	substituted quinoxalines;emission;D-A-D system;solvatochromism

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Departments

Other Parts

Map

Services

Popular Links