Введение
Химическое соединение
Пирен — это полициклический ароматический углеводород (ПАУ), состоящий из четырех конденсированных бензольных колец, образующих плоскую ароматическую систему. Химическая формула — C16H10. Это жёлто-зелёное твёрдое вещество является наименьшим перифузированным ПАУ (ПАУ, в котором кольца конденсированы через более чем одну грань). Пирен образуется в процессе неполного сгорания органических соединений.
Возникновение и свойства
Пирен был впервые выделен из каменноугольной смолы, где его содержание достигает 2% по массе. Являясь пери-сконденсированным ПАУ, пирен обладает значительно большей резонансной стабилизацией, чем его изомер флуорантен, содержащий пятичленное кольцо. Поэтому он образуется в широком диапазоне условий горения. Например, автомобили выделяют около 1 мкг/км.
Реакции
Окисление хроматом приводит к образованию перинафтенона, а затем нафтален-1,4,5,8-тетракарбоновой кислоты. Пирен вступает в ряд реакций гидрирования и восприимчив к галогенированию, реакциям Дильса-Альдера и нитрованию, причем все они протекают с различной степенью селективности. Восстановление натрием дает радикальный анион. Из этого аниона можно получить разнообразные π-арен комплексы.
Фотофизика
Пирен и его производные используются в промышленности для производства красителей и предшественников красителей, например, пиранина и 1,4,5,8-тетракарбоновой кислоты нафталина. Он обладает сильным поглощением в УФ-видимом диапазоне в виде трех четких пиков при 330 нм в DCM. Эмиссия близка к поглощению, но сдвинута до 375 нм. Морфология сигналов изменяется в зависимости от растворителя. Его производные также являются ценными молекулярными зондами для флуоресцентной спектроскопии, характеризуясь высоким квантовым выходом и временем жизни (0,65 и 410 наносекунд соответственно, в этаноле при 293 К). Пирен был первой молекулой, для которой было обнаружено явление образования эксимеров. Эксимерный пик наблюдается при 450 нм. Теодор Фёрстер сообщил об этом в 1954 году.
Приложения
Флуоресцентный спектр излучения пирена очень чувствителен к полярности растворителя, поэтому пирен используется в качестве зонда для определения характеристик среды растворителя. Это обусловлено тем, что его возбужденное состояние имеет структуру, отличную от плоской структуры основного состояния. Некоторые полосы излучения остаются неизменными, в то время как интенсивность других изменяется в зависимости от силы взаимодействия с растворителем. Пирены являются сильными донорами электронов и могут комбинироваться с различными материалами для создания систем донор-акцептор, которые могут применяться в преобразовании энергии и сборе световой энергии. Его биодеградация была всесторонне изучена. Процесс начинается с дигидроксилирования по каждой из двух разновидностей связей CH=CH. Эксперименты на свиньях показали, что 1-гидроксипирен в моче является метаболитом пирена при пероральном введении.