Photoluminescent Lanthanide(III) Complexes Based on 2-[((4-Chlorophenyl)amino)methylene]-5,5-dimethylcyclohexane-1,3-dione

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Five coordination compounds of the general formula [LnL2(NO3)3]n (Ln3+ = Eu (I), Sm (II), Tb(III), Dy (IV), and Gd (V)) are synthesized from 2-[((4-chlorophenyl)amino)methylene]-5,5-dimethylcyclohexane-1,3-dione (L). The crystal structures of the ligand and complex III are determined by X-ray diffraction (XRD) of single crystals (CIF files CCDC nos. 2298715 (L) and 2298716 (III)). Complex III is polymeric due to the bidentate-bridging coordination of the ligand by the oxygen atoms of the cyclohexanedione fragment, and the coordination number of the central atom is ten. According to the phase XRD data, all synthesized polycrystalline compounds are isostructural to the single crystals of complex III. The photoluminescence properties of the ligand and coordination compounds in the polycrystalline state are studied. The energy transfer from the ligand to lanthanide(III) ion is shown to proceed via the “antenna” mechanism in the case of the europium(III), samarium(III), and terbium(III) compounds. Among the series of the complexes, the highest quantum yield is observed for compound I (21.9%), and the sensibilization efficiency of the europium(III) complex is 43.5%.

Full Text

Restricted Access

About the authors

K. S. Smirnova

Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: lisalider@gmail.com
Russian Federation, Novosibirsk

E. A. Sanzhenakova

Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: lisalider@gmail.com
Russian Federation, Novosibirsk

I. V. Eltsov

Novosibirsk National Research State University

Email: lisalider@gmail.com
Russian Federation, Novosibirsk

I. P. Pozdnyakov

Voevodsky Institute of Chemical Kinetics and Consumption, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: lisalider@gmail.com
Russian Federation, Novosibirsk

A. A. Russkikh

Kuban State University

Email: lisalider@gmail.com
Russian Federation, Krasnodar

V. V. Dotsenko

Kuban State University

Email: lisalider@gmail.com
Russian Federation, Krasnodar

E. V. Lider

Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: lisalider@gmail.com
Russian Federation, Novosibirsk

References

  1. Bunzli, J.C.G., Chem. Rev., 2010, vol. 110, no. 5, p. 2729.
  2. Aspinall, H.C., Chem. Rev., 2002, vol. 102, no. 6, p. 1807.
  3. Hasegawa, Y., Kitagawa, Y., and Nakanishi, T., NPG Asia Mater., 2018, vol. 10, no. 4, p. 52.
  4. Bao, G., Wen, S., Lin, G., et al., Coord. Chem. Rev., 2021, vol. 429, p. 213642.
  5. Wei, C., Ma, L., Wei, H.B., et al., Sci. China Technol. Sci., 2018, vol. 61, no. 9, p. 1265.
  6. Armelao, L., and Quici, S., Coord. Chem. Rev., 2010, vol. 254, nos. 5–6, p. 48705.
  7. Bryleva, Y.A., Komarov, V.Y., Glinskaya, L.A., et al., New J. Chem., 2023, vol. 47, no. 21, p. 10446.
  8. Bryleva, Y.A., Artemʹev, A.V., Glinskaya, L.A., et al., J. Struct. Chem., 2021, vol. 62, no. 2, p. 265.
  9. Bryleva, Y.A., Artemʹev, A.V., Glinskaya, L.A., et al., Inorg. Chim. Acta, 2021, vol. 516.
  10. Artemʹev, A.V., Gusarova, N.K., Malysheva, S.F., et al., Mendeleev Commun., 2012, vol. 22, no. 6, p. 294.
  11. Crosby, G.A., Whan, R.E., and Freeman, J.J., J. Phys. Chem., 1962, vol. 6, no. 12, p. 2493.
  12. Rao, V.S. and Sauve, G., Comprehensive Organic Functional Group Transformations, 1995, vol. 2, p. 737.
  13. Chiara, J.L., Comprehensive Organic Functional Group Transformations II, 2005, p. 709.
  14. Lue, P., and Greenhill, J.V., Adv. Heterocycl. Chem., 1996, vol. 67, p. 207.
  15. Aly, A.A., and Hassan, A.A., Adv. Heterocycl. Chem., 2014, vol. 112, p. 145.
  16. Ebenezer, W.J. and Wight, P., ChemInform, 1996, p. 20576.
  17. Liu, T., Wan, J.P., and Liu, Y., Chem. Commun., 2021, vol. 57, no. 72, p. 9112.
  18. Yu, T., Ji, F., Huang, D., et al., Org. Chem. Front., 2021, vol. 8, no. 20, p. 5716.
  19. Wan, J.P., Cao, S., and Liu, Y., Org. Lett., 2016, vol. 18, no. 23, p. 6034.
  20. Stanovnik, B., Eur. J. Org. Chem., 2019, vol. 2019, no. 31–32, p. 5120.
  21. Gao, Y., Liu, Y., and Wan, J.P., Org. Chem., 2019, vol. 84, no. 4, p. 2243.
  22. Edafiogho, I.O. and Kombian, S.B., J. Pharm. Sci., 2007, vol. 96, no. 10, p. 2509.
  23. Bimoussa, A., Oubella, A., Hachim, M.E., et al., J. Mol. Struct., 2021, vol. 1241, 130622.
  24. Masaret, G.S., ChemistrySelect, 2021, vol. 6, no. 5, p. 974.
  25. Eddington, N.D., Cox, D.S., Khurana, M., et al., Eur. J. Med. Chem., 2003, vol. 38, no. 1, p. 49.
  26. Anderson, A.J., Nicholson, J.M., Bakare, O., et al., Bioorg. Med. Chem., 2006, vol. 14, no. 4, p. 997.
  27. Amaye, I.J., Harper, T.L., and Jackson-Ayotunde, P., J. Fluorine Chem., 2021, vol. 251, p. 109886.
  28. Li, H., Shu, H., Wang, X., et al., Org. Mater., 2020, vol. 02, no. 1, p. 033.
  29. Li, H., Shu, H., Liu, Y., et al., Adv. Opt. Mater., 2019, vol. 7, no. 8, p. 1801719.
  30. Smirnova, K.S., Ivanova, E.A., Sukhikh, T.S., et al., Inorg. Chim. Acta, 2021, vol. 525, p. 120490.
  31. Smirnova, K.S., Ivanova, E.A., Eltsov, I.V., et al., Polyhedron, 2022, vol. 227, p. 116122.
  32. Smirnova, K.S., Ivanova, E.A., Pozdnyakov, I.P., et al., Inorganica Chim. Acta, 2022, vol. 542, p. 121107.
  33. Jiang, H., Li, Y., Sun, M., et al., Arkivoc. Arkat., 2020, vol. 2020, no. 6, p. 1.
  34. Mohareb, R.M., Manhi, F.M., Mahmoud, M.A.A., et al., Med. Chem. Res., 2020, vol. 29, no. 8, p. 1536.
  35. Van Tinh, D., Fischer, M., and Stadlbauer, W., J. Heterocycl. Chem., 1996, vol. 33, no. 3, p. 905.
  36. Rather, M.A., Lone, A.M., Teli, B., et al., Medchemcomm, 2017, vol. 8, no. 11, p. 2133.
  37. Wang, J.M., Asami, T., Che, F.S., et al., J. Agric. Food Chem., 1997, vol. 45, no. 7, p. 2728.
  38. Wolfbeis, O.S. and Erich Ziegler, E.Z., Z. Naturforsch., A: Phys. Sci., 1976, vol. 31, no. 11, p. 1519.
  39. Zacharias, G., Wolfbeis, O.S., and Junek, H., Monatsh. Chem., 1974, vol. 105, no. 6, p. 1283.
  40. Fossa, P., Menozzi, G., Dorigo, P., et al., Bioorg. Med. Chem., 2003, vol. 11, no. 22, p. 4749.
  41. Frolov, K.A., Dotsenko, V.V., and Krivokolysko, S.G., Chem. Heterocycl. Compd., 2013, vol. 49, no. 9, p. 1301.
  42. Komkov, A.V., Prezent, M.A., Ignatenko, A.V., et al., Russ. Chem. Bull., 2006, vol. 55, no. 11, p. 2085.
  43. Dotsenko, V.V., Krivokolysko, S.G., Chernega, A.N., et al., Russ. Chem. Bull., 2002, vol. 51, no. 8, p. 1556.
  44. Dotsenko, V.V. and Krivokolysko, S.G., Chem. Heterocycl. Compd., 2013, vol. 48, no. 10, p. 1568.
  45. Dotsenko, V.V., Frolov, K.A., Krivokolysko, S.G., et al., Chem. Heterocycl. Compd., 2013, vol. 49, no. 3, p. 440.
  46. Grannik, V.G., Shanazarov, A.K., Solovʹeva, N.P., et al., Chem. Heterocycl. Compd., 1987, vol. 23, no. 11, p. 1171.
  47. Qin, J.H. and Han, X.D., Z. Krist. New Cryst. Struct., 2012, vol. 227, no. 1, p. 7.
  48. Eremina, Y.A., Ermakova, E.A., Sukhikh, T.S., et al., J. Struct. Chem., 2021, vol. 62, no. 2, p. 309.
  49. Yang, L.W., Liu, S., Rettig, S.J., et al., Inorg. Chem., 1995, vol. 34, no. 19, p. 4921.
  50. CrysAlisPro 1.171.38.46, The Woodlands: Rigaku Oxford Diffraction, 2015.
  51. APEX2 (version 2.0), SAINT (version 8.18c) and SADABS (version 2.11), Madison: Bruker Advanced X-ray Solutions, 2000–2012.
  52. Sheldrick, G.M., Acta Crystallogr., Sect. A: Found. Adv., 2015, vol. 71, p. 3.
  53. Sheldrick, G.M., Acta Crystallogr, Sect. C: Struct. Chem., 2015, vol. 71, p. 3.
  54. Dolomanov, O.V., Bourhis, L.J., Gildea, R.J., et al., J. Appl. Crystallogr., 2009, vol. 42, no. 2, p. 339.
  55. Werts, M.H.V., Jukes, R.T.F., and Verhoeven, J.W., Phys. Chem. Chem. Phys., 2002, vol. 4, no. 9, p. 1542.
  56. Werts, M.H.V., Luminescent Lanthanide Complexes: Visible Light Sensitised Red and Near-Infrared Luminescence, Univ. of Amsterdam, 2000.
  57. Andres, J. and Chauvin, A.-S., Encycl. Inorg. Bioinorg. Chem., 2012, p. 1.
  58. Klink, S.I., Hebbink, G.A., Grave, L., et al., J. Phys. Chem. A, 2002, vol. 106, no. 15, p. 3681.
  59. Bunzli, J.-C.G. and Eliseeva, S.V., Lanthanide Luminescence, Hanninen, P. and Harma, H. (Eds), 2010, vol. 7, p. 1.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Scheme 1. Possible routes for the synthesis of 2-[((4-chlorophenyl)amino)methylene]-5,5-dimethyl-cyclohexane-1,3-dione

Download (178KB)
Indexing metadata
3. Scheme 2. Structural formula of 2-[((4-chlorophenyl)amino)methylene]-5,5-dimethyl-cyclohexane-1,3-dione (L) and correlation of the ligand bands from NMR spectroscopy data

Download (103KB)
Indexing metadata
4. Scheme 3. Scheme of synthesis of complexes I-V

Download (162KB)
Indexing metadata
5. Fig. 1. Calculated from single crystal structure (orange line) and experimental powder diffractograms of the complexes [LnL2(NO3)3]n

Download (391KB)
Indexing metadata
6. Fig. 2. Ligand structure and C(H)-C-N-C(H) torsion angle (φt) in L

Download (94KB)
Indexing metadata
7. Fig. 3. Coordination unit of the [TbL2(NO3)3]n (III) complex (a) and the polymer layered structure (b). Hydrogen atoms are not shown

Download (208KB)
Indexing metadata
8. Fig. 4. Overlay of crystal structures of the complexes [TbL2(NO3)3]n (III, purple colour) and [Tb(Lʹ)2(NO3)3]n (KBSD, turquoise colour)

Download (177KB)
Indexing metadata
9. Fig. 5. Diffuse reflectance (dashed lines), luminescence excitation and emission spectra for ligand and complexes I-II. Emission spectra were recorded at λvozb = 370 nm and luminescence excitation spectra at λisl = 460 nm for L, λisl = 613 nm for the europium(III) complex, λisl = 594 nm for the samarium(III) complex and λisl = 545 nm for the terbium(III) complex

Download (252KB)
Indexing metadata
10. Fig. 6. Kinetic luminescence curves of the ligand and complexes: the kinetic curve of L is indicated in red at λvozb = 375 nm and λisl = 470 nm, the biexponential approximation in blue with lifetimes of 0.6 ns (52%) and 1. 7 ns (48%), instrument response function in black (a); the kinetic curve of the europium(III) complex is in blue at λvozb = 370 nm and λisl = 615 nm, the approximation is in red with characteristic times of 1. 17 ms (b); the kinetic curve of the samarium(III) complex is in blue at λvozb = 370 nm and λisl = 595 nm, the approximation is in red with a characteristic time of 0.034 ms (c)

Download (295KB)
Indexing metadata
11. Fig. 7. Phosphorescence spectrum of complex V at 77 K and decomposition of the spectrum into Gaussian components

Download (243KB)
Indexing metadata
12. Fig. 8. CIE1931 colour space reflecting the emission colour of the ligand and complexes I and II

Download (138KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».