A Comparison of Photophysical Properties of A Chiral Perylene Monoimide with 3,4,9,10-Perylenetetracarboxylic Acid

Abstract

The perylene chromophore with versatile substituents offers strong absorption in the visible region with high molar extinction coefficients. Moreover, they are capable of emitting light with high fluorescence quantum yields near unity. The four carbonyl groups present in the core structure facilitate ease of accepting electrons and therefore perylene dyes plays important role for dye sensitized solar cells. In this project, perylene -3,4,9,10 tetracarboxylic acid (PTCA) and perylene-3,4-dicarboxylic-9,10-(R)(+)1phenylethyl)-carboximide (R-CPMI) were synthesized and their photophysical properties were compared. The synthesized compounds were characterized by FT-IR spectroscopy and photophysical properties were studied by absorption and emission spectroscopy. All the synthesized dyes have very high molar absorptivities. The highest value is obtained for R-CPMI 114000 M−1 cm−1. PTCA and PDA absorption spectra indicate aggregation formation where dye-dye molecular interaction in PTCA is higher than PDA. Introducing a chiral substituent at one end of the PTCA breaks dye-dye molecular interaction in polar aprotic solvents. R-CPMI absorption spectrum in polar protic solvent display 9 nm blue shift due to hydrogen bonding. Keywords: Perylene diimide, perylene monoimide, perylene carboxylic acid monoimide, perylene tetracarboxylic acid

ÖZ : Perilen boyaları çok yönlü sübstitüentlerle görünür bölgede, yüksek molar absorplama sabitleri ile güçlü absorblama sunmaktadırlar. Ayrıca, bire yakın floresan kuantum verimleri ile ışık yayma yeteneğine sahiptirler. Perilenin çekirdek yapısında bulunan dört karbonil grupu elektron alabilme özelliğini kolaylaştırmakta ve bu nedenle, perilen boyaları güneş pillerinde önemli rol oynamaktadırlar. Bu projede, perilen-3,4,9,10 tetrakarboksilik asit (PTCA) ve perilen3,4dikarboksilik9, 10 (R)(+)1feniletil)karboksimid (R-CPMI) sentezlenmiş ve bunların fotofiziksel özellikleri karşılaştırılmıştır. Sentezlenen bileşikler FT-IR spektroskopisi ile karakterize edilmiş ve fotofiziksel özellikleri absorpsiyon ve emisyon spektroskopisi ile incelenmiştir. Sentezlenen tüm boyalar çok yüksek molar absorplama özelliğine sahiptir. En yüksek değer 114000 M1 cm1 olarak R-CPMI için elde edilmiştir. PTCA ve PDA absorpsiyon spektrumları her iki bileşikte de agregasyon oluşumunu göstermekte ve boya-boya moleküler etkileşiminin PTCA'de PDA'e göre daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. PTCA'in bir ucunda bir kiral sübstitüe bağlanması ile polar aprotik çözücü maddeler içerisinde boya-boya moleküler etkileşiminin kırıldığı tespit edilmiştir. R-CPMI'in polar protik çözücüdeki absorbsiyon spektrumu, hidrojen bağı nedeni ile, 9 nm daha kısa dalga boylu bölgeye kayma olduğunu göstermektedir. Anahtar kelimeler: Perilen diimid, perilen monoimid, perilen karboksilik asit monoimide, perilen tetrakarboksilik asit