Detection Limits of Organic Compounds Achievable with Intense, Short-Pulse Lasers

Many organic molecules have strong absorption bands which can be accessed by ultraviolet short pulse lasers to produce efficient ionization. This resonant multiphoton ionization scheme has already been exploited as an ionization source in time-of-flight mass spectrometers used for environmental trace analysis. In the present work we quantify the ultimate potential of this technique by measuring absolute ion yields produced from the interaction of 267 nm femtosecond laser pulses with the organic molecules indole and toluene, and gases Xe, N2 and O2. Using multiphoton ionization cross sections extracted from these results, we show that the laser pulse parameters required for real-time detection of aromatic molecules at concentrations of one part per trillion in air and a limit of detection of a few attomoles are achievable with presently available commercial laser systems. The potential applications for the analysis of human breath, blood and tissue samples are discussed.

Study of sewage sludge aimed at agricultural soil amendment by thermogravimetric analysis and fourier-transform infrared spectroscopy

Thermal degradation and gaseous products evolving from the pyrolysis of sewage sludge, aimed at agricultural soil amendment, were investigated using Thermogravimetric Analysis in conjunction with Fourier Transform Infrared Analysis (TG-FTIR). The materials were studied in temperatures ranging from 30 to 800 ºC. Furthermore infrared spectra of sewage sludge samples were performed as a complementary technique. In parallel the sewage sludge was spiked with ibuprofen in order to test whether the mentioned techniques are able to detect the drug. Thermal analysis showed the range of 200-400ºC as the most characteristic for weight loss, corresponding with the organic matter volatilization, while the range of 500-800ºC was also characteristic and due to the volatilization of carbonates. On the other hand, ibuprofen-spiking tests identified at temperature range (150-250ºC) where the compound totally volatilizes, therefore, in this work, the detection of ibuprofen by TGA was established for concentrations higher than 0.5 g/kg sludge, concentration 102 times higher than the concentrations measured by other authors in regular sewage sludge (Martín, et al., 2010). A correlation has been found between the ibuprofen concentrations in the sludge and the intensity of the absorption bands, both for FT-IR spectra at the maximum emission temperature for ibuprofen (232ºC) as for the FT-IR spectra of the non-pyrolyzed samples.

Pigment orientation changes detected by low temperature linear dichroism spectroscopy: cold-hardening transition in phycobilisome-containing organisms

Low temperature (77K) linear dichroism spectroscopy was used to characterize pigment orientation changes accompanying the light state transition in the cyanobacterium, Synechococcus sp. pee 6301, and cold-hardening in winter rye (Secale cereale L. cv. Puma). Samples were oriented for spectroscopy using the gel squeezing method (Abdourakhmanov et aI., 1979) and brought to 77K in liquid nitrogen. The linear dichroism (LD) spectra of Synechococcus 6301 phycobilisome/thylakoid membrane fragments cross-linked in light state 1 and light state 2 with glutaraldehyde showed differences in both chlorophyll a and phycobilin orientation. A decrease in the relative amplitude of the 681nm chlorophyll a positive LD peak was observed in membrane fragments in state 2. Reorientation of the phycobilisome (PBS) during the transition to state 2 resulted in an increase in core allophycocyanin absorption parallel to the membrane, and a decrease in rod phycocyanin parallel absorption. This result supports the "spillover" and "PBS detachment" models of the light state transition in PBS-containing organisms, but not the "mobile PBS" model. A model was proposed for PBS reorientation upon transition to state 2, consisting of a tilt in the antenna complex with respect to the membrane plane. Linear dichroism spectra of PBS/thylakoid fragments from the red alga, Porphyridium cruentum, grown in green light (containing relatively more PSI) and red light (containing relatively more PSll) were compared to identify chlorophyll a absorption bands associated with each photosystem. Spectra from red light - grown samples had a larger positive LD signal on the short wavelength side of the 686nm chlorophyll a peak than those from green light - grown fragments. These results support the identification of the difference in linear dichroism seen at 681nm in Synechococcus spectra as a reorientation of PSll chromophores. Linear dichroism spectra were taken of thylakoid membranes isolated from winter rye grown at 20°C (non-hardened) and 5°C (cold-hardened). Differences were seen in the orientation of chlorophyll b relative to chlorophyll a. An increase in parallel absorption was identified at the long-wavelength chlorophyll a absorption peak, along with a decrease in parallel absorption from chlorophyll b chromophores. The same changes in relative pigment orientation were seen in the LD of isolated hardened and non-hardened light-harvesting antenna complexes (LHCII). It was concluded that orientational differences in LHCII pigments were responsible for thylakoid LD differences. Changes in pigment orientation, along with differences observed in long-wavelength absorption and in the overall magnitude of LD in hardened and non-hardened complexes, could be explained by the higher LHCII monomer:oligomer ratio in hardened rye (Huner et ai., 1987) if differences in this ratio affect differential light scattering properties, or fluctuation of chromophore orientation in the isolated LHCII sample.

Spectral Reflectance Characteristics of Kimberlite Indicator Minerals and Other Selected Mineral Grains

High chromium content in kimberlite indicator minerals such as pyrope garnet and diopside is often correlated with the presence of diamonds. In this study, kimberlite indicator minerals were examined using visible light reflectance spectroscopy to determine if chromium content can be correlated with spectral absorption features. The depth of absorption features in the visible spectral region were correlated with the molecular percentage of chromium and other first series transition metal elements obtained by electron microprobe data. In the visible part of the spectrum, chromium is evident by 3 absorption features in the pyrope reflectance spectrum; one isolated and narrow feature at the wavelength 689 nm was used to correlate with the chromium mol %. The isolation of this feature in the pyrope spectra is advantageous since it is not directly affected by other proximal absorption bands that could be caused by other transition metals. Analysis of the feature indicates that as grain volume increases the depth of the absorption feature will also increase. Clustering grain volumes into fractions yields better correlation between absorption depth and mol % chromium. Other types of garnet (almandine, grossular, spessartine) and kimberlite indicator minerals (olivine, diopside, chromite, ilmenite) were analyzed to determine if other absorption features could be used to predict the proportion of specific transition metal elements. Diopside in particular illustrates the same isolated chromium absorption feature as pyrope and may indicate mol percent but needs further study with larger sample sets.

Modified mesoporous MCM-41 as hosts for photochromic spirobenzopyrans

The influence of the chemical composition and silylation of mesoporous MCM-41 materials on the photochromic behaviour of adsorbed spiropyran (BIPS) and 6-nitrospiropyran was studied. Upon incorporation, the spiropyrans underwent ring opening to form either zwitterionic merocyanine or its corresponding O-protonated form. In all silica MCM-41 or in the MCM-41 containing aluminium, the O-protonated merocyanine was predominantly formed. In the case of MCM-41 modified by silylation of the OH groups, a mixture of zwitterionic merocyanine and spiropyran was present. The photochromic response was studied by means of steady-state irradiation and by laser flash photolysis. Steady-state irradiation (λ > 450 nm) of the solid samples gives rise in all cases to an intensity decrease of the absorption bands corresponding to either the protonated or the unprotonated merocyanine form (reverse photochromism). In contrast, laser flash photolysis at 308 nm of spiropyrans supported on silylated MCM-41 allows observation of the photochemical ring opening of residual spiropyran to the corresponding zwitterionic form (normal photochromism).

Spectral studies of naphthalocyanine (Nc) and rare earth phthalocyanine (RePc) molecules in an inorganic glassy borate matrix

Optical absorption and emission spectral studies of free and metal naphthalocyanine doped borate glass matrix are reported for the first time. Absorption spectra recorded in the UV- VIS-NIR region show the characteristic absorption bands, namely, the B-band and Q-band of the naphthalocyanine (Nc) molecule. Some of the important spectral parameters, namely, the optical absorption coefficient (α), molar extinction coefficient (ε) and absorption cross section (σa) of the principal absorption transitions are determined. Optical band gap (Eg) of the materials evaluated from the functional dependence of absorption coefficient on photon energy lies in the range 1.6 eV≤Eg≤2.1 eV. All fluorescence spectra except that of EuNc consist of an intense band in the 765 nm region corresponding to the excitation of Q-band. In EuNc the maximum fluorescence intensity band is observed at 824 nm. The intensity of the principal fluorescence band is maximum in ZnNc, whereas it is minimum in H2Nc. Radiative parameters of the principal fluorescence transitions corresponding to the Q-band excitation are also reported for the naphthalocyanine and phthalocyanine based matrices.

Synthese und Charakterisierung neuer symmetrischer und unsymmetrischer Spiro-p-oligophenyle

In der vorliegenden Arbeit wurden neue symmetrische Spiro-p-oligophenyle der allgemeinen Form Spiro-o-Φ[n,n] mit der Gesamtkettenlänge o=2n+2 Phenylringen (o > 10) und der Zahl n der Phenylringe in den p-Oligophenylsubstituenten am Spirobifluorenkern, dargestellt. Neben den symmetrischen Verbindungen wurden erstmals auch unsymmetrische Spiro-p-oligophenyle der allgemeinen Form Spiro-o-Φ[n,m] mit o=n+m+2 (o = 3-7) und n ≠ m synthetisiert. Aufgrund der sehr geringen Löslichkeit der größeren Verbindungen wurden löslichkeitssteigernde Substituenten an den endständigen Phenylringen angebracht. Bei den Verbindungen, die mit Trimethylsilyl-Gruppen (TMS-) in den endständigen meta-Positionen „3“ und „5“ substituiert wurden, konnte die Löslichkeit um mehrere Größenordnungen gesteigert werden, sodass die Darstellung der symmetrischen Verbindungen bis zu einer Kettenlänge von 16 Phenylringen möglich wurde. Nach erfolgreicher Synthese und Aufreinigung wurden die TMS-Gruppen wieder entfernt und die erhaltenen, unsubstituierten Verbindungen charakterisiert. Zusätzlich wurden auch die TMS-Derivate untersucht. Zur Charakterisierung zählten neben der Reinheits- und Strukturanalytik unter anderem auch spektroskopische (UV/Vis-Absorption, Fluoreszenz, Fluoreszenzquantenausbeute), elektrochemische (Cyclovoltammetrie) und thermische (Thermogravimetrie, Dynamische Differenzkalorimetrie) Untersuchungen. Hier wurde unter anderem der Einfluss der Kettenlänge und der Position der Spiroverknüpfung auf isomere Verbindungen gleicher Kettenlänge untersucht. Bei den spektroskopischen Messungen konnte eine Konvergenz der längstwelligen Absorptionsbanden, bzw. kürzestwelligen Fluoreszenzbanden mit zunehmender Kettenlänge beobachtet werden. Die effektive Konjugationslänge konnte so aus experimentellen Daten bestimmt werden zu 12 Phenylringen in der Absorption und 14 Phenylringen in der Fluoreszenz. Bei den Isomeren gleicher Kettenlänge zeigte sich in der Absorption eine hypsochrome Verschiebung der Absorptionsmaxima mit zunehmender Verschiebung der Spiroverknüpfung zum Kettenende hin, während die Position der Spiroverknüpfung keinen messbaren Einfluss auf die Verschiebung der Fluoreszenzbanden hatte. Die Substitution mit TMS in den meta-Positionen zeigte keinen messbaren Einfluss auf die Absorptions- bzw. Fluoreszenzbanden. Die elektrochemischen Untersuchungen zeigten mit zunehmender Kettenlänge eine erleichterte Oxidation und Reduktion, während bei Isomeren gleicher Kettenlänge die Oxidation mit Verschiebung der Spiroverknüpfung zum Kettenende hin erschwert und die Reduktion erleichtert war. Die thermogravimetrischen Analysen (TGA) zeigten eine außerordentlich hohe thermische Stabilität (5% Massenabnahme unter Schutzgas) der Spiro-p-oligophenyle von Td,5% = 474°C bei Spiro-5Φ[1,2] bis 570°C bei Spiro 8Φ[3,3]. Ebenso blieben hohe Rückstandsmassen unter Schutzgas bei 850°C zurück, wie das Beispiel Spiro 8Φ[3,3] mit 68% zeigt. Die Verbindungen zeigten hohe Schmelzpunkte (max. 496°C bei Spiro-6Φ[0,4]) und Glasübergangstemperaturen (max. 434°C bei p-TMS-Spiro-8Φ[3,3]). Viele der Verbindungen, besonders die in den meta-Positionen TMS-substituierten Verbindungen, bildeten stabile amorphe Gläser.

Sensorische Erfassung von Grünlandbiomassen als Grundlage für ein teilflächenspezifisches Management im Ökologischen Landbau

Vor dem Hintergund der Integration des wissensbasierten Managementsystems Precision Farming in den Ökologischen Landbau wurde die Umsetzung bestehender sowie neu zu entwickelnder Strategien evaluiert und diskutiert. Mit Blick auf eine im Precision Farming maßgebende kosteneffiziente Ertragserfassung der im Ökologischen Landbau flächenrelevanten Leguminosen-Grasgemenge wurden in zwei weiteren Beiträgen die Schätzgüten von Ultraschall- und Spektralsensorik in singulärer und kombinierter Anwendung analysiert. Das Ziel des Precision Farming, ein angepasstes Management bezogen auf die flächeninterne Variabilität der Standorte umzusetzen, und damit einer Reduzierung von Betriebsmitteln, Energie, Arbeit und Umwelteffekten bei gleichzeitiger Effektivitätssteigerung und einer ökonomischen Optimierung zu erreichen, deckt sich mit wesentlichen Bestrebungen im Ökogischen Landbau. Es sind vorrangig Maßnahmen zur Erfassung der Variabilität von Standortfaktoren wie Geländerelief, Bodenbeprobung und scheinbare elektrische Leitfähigkeit sowie der Ertragserfassung über Mähdrescher, die direkt im Ökologischen Landbau Anwendung finden können. Dagegen sind dynamisch angepasste Applikationen zur Düngung, im Pflanzenschutz und zur Beseitigung von Unkräutern aufgrund komplexer Interaktionen und eines eher passiven Charakters dieser Maßnahmen im Ökologischen Landbau nur bei Veränderung der Applikationsmodelle und unter Einbindung weiterer dynamischer Daten umsetzbar. Beispiele hiefür sind einzubeziehende Mineralisierungsprozesse im Boden und organischem Dünger bei der Düngemengenberechnung, schwer ortsspezifisch zuzuordnende präventive Maßnamen im Pflanzenschutz sowie Einflüsse auf bodenmikrobiologische Prozesse bei Hack- oder Striegelgängen. Die indirekten Regulationsmechanismen des Ökologischen Landbaus begrenzen daher die bisher eher auf eine direkte Wirkung ausgelegten dynamisch angepassten Applikationen des konventionellen Precision Farming. Ergänzend sind innovative neue Strategien denkbar, von denen die qualitätsbezogene Ernte, der Einsatz hochsensibler Sensoren zur Früherkennung von Pflanzenkrankheiten oder die gezielte teilflächen- und naturschutzorientierte Bewirtschaftung exemplarisch in der Arbeit vorgestellt werden. Für die häufig große Flächenanteile umfassenden Leguminosen-Grasgemenge wurden für eine kostengünstige und flexibel einsetzbare Ertragserfassung die Ultraschalldistanzmessung zur Charakterisierung der Bestandeshöhe sowie verschiedene spektrale Vegetationsindices als Schätzindikatoren analysiert. Die Vegetationsindices wurden aus hyperspektralen Daten nach publizierten Gleichungen errechnet sowie als „Normalized Difference Spectral Index“ (NDSI) stufenweise aus allen möglichen Wellenlängenkombinationen ermittelt. Die Analyse erfolgte für Ultraschall und Vegetationsindices in alleiniger und in kombinierter Anwendung, um mögliche kompensatorische Effekte zu nutzen. In alleiniger Anwendung erreichte die Ultraschallbestandeshöhe durchweg bessere Schätzgüten, als alle einzelnen Vegetationsindices. Bei den letztgenannten erreichten insbesondere auf Wasserabsorptionsbanden basierende Vegetationsindices eine höhere Schätzgenauigkeit als traditionelle Rot/Infrarot-Indices. Die Kombination beider Sensorda-ten ließ eine weitere Steigerung der Schätzgüte erkennen, insbesondere bei bestandesspezifischer Kalibration. Hierbei kompensieren die Vegetationsindices Fehlschätzungen der Höhenmessung bei diskontinuierlichen Bestandesdichtenänderungen entlang des Höhengradienten, wie sie beim Ährenschieben oder durch einzelne hochwachsende Arten verursacht werden. Die Kombination der Ultraschallbestandeshöhe mit Vegetationsindices weist das Potential zur Entwicklung kostengünstiger Ertragssensoren für Leguminosen-Grasgemenge auf. Weitere Untersuchungen mit hyperspektralen Vegetationsindices anderer Berechnungstrukturen sowie die Einbindung von mehr als zwei Wellenlängen sind hinsichtlich der Entwicklung höherer Schätzgüten notwendig. Ebenso gilt es, Kalibrierungen und Validationen der Sensorkombination im artenreichen Grasland durchzuführen. Die Ertragserfassung in den Leguminosen-Grasgemengen stellt einen wichtigen Beitrag zur Erstellung einer Ertragshistorie in den vielfältigen Fruchtfolgen des Ökologischen Landbaus dar und ermöglicht eine verbesserte Einschätzung von Produktionspotenzialen und Defizitarealen für ein standortangepasstes Management.

Modificació de fibres de jute per l'elaboració de plàstics reforçats reciclables

El treball que s'ha dut a terme es centra en la recerca d'agents modificants per a fibres cel·lulòsiques capaços de reduir la polaritat de les funcions alcohol de la seva estructura per formació de funcions ester. Les fibres de jute se sotmeten a reacció en un sistema tancat provist d'atmòsfera de nitrogen a fi d'evitar reaccions laterals que no són del nostre interés.L'obtenció dels resultats perseguits està lligat a les condicions experimentals aplicades durant les reaccions. La influència de les diferents variables escollides facilitarà en major o menor grau la reacció entre les molècules d'agent d'acoblament i cel·lulosa vinculades. Una gran part de l'atenció es centrarà en l'estudi de l'etapa de modificació, sobretot en l'efectivitat dels reactius addicionats per la reacció amb els grups hidroxil. Un cop comparats els experiments realitzats tant amb clorur d'oleïl com amb anhídrid metacrílic, es conclou que la majoria de condicions provades permeten assolir valors de modificació prou significatius. L'excepció ve donada quan la temperatura utilitzada és de 20ºC, llavors les mateixes condicions que a una temperatura de 60ºC condueixen cap a resultats poc satisfactoris. La reactivitat per part dels dos agents d'acoblament utilitzats no ha estat la mateixa. Els resultats per condicions experimentals del mateix tipus han conduït cap a valors força diferents. Pel que fa a la determinació dels paràmetres òptims es conclou que les variables amb les que el grau de modificació millora considerablement són: una temperatura de 60ºC, 10% de catalitzador respecte la quantitat de clorur d'oleïl o anhídrid addicionada, relació OH reactiu estequiomètrica 1:1 i 40mL de solvent. Un cop modificada la fibra, se sotmet a reacció amb el monòmer estirè. Es comprova que el grau de polimerització segueix el valor de modificació prèviament obtingut, a menor quantitat de funcions alcohol lliures major interacció amb el monòmer estirè. Les propietats inicials de la fibra no es corresponen amb les obtingudes després del tractament, l'increment de la resistència a l'atac de microorganismes i a l'absorció d'humitat s'explica per una reducció de la presència de funcions alcohol polars i per la capa d'estirè polimeritzat per unió amb els dobles enllaços introduïts amb els agents d'acoblament. Pel que fa referència a les dues tècniques de caracterització més utilitzades, l'anàlisis elemental permet quantificar d'una manera precisa la reacció de la fibra amb els agents d'acoblament i la posterior reacció de la fibra modificada amb el monòmer estirè. La caracterització per espectroscopia d'infraroig permet comprovar qualitativament la reactivitat del clorur d'oleïl i qualitativament-quantitativament la de l'anhídrid metacrílic amb les funcions alcohol de la cel·lulosa present en les fibres de jute. Els pics més característics apareguts seran utilitzats per avaluar la reactivitat de la funció carbonílica del reactiu modificant amb l'estructura cel·lulòsica i del doble enllaç de la cel·lulosa modificada amb la matriu polimèrica.

Vibration–rotation variational calculations: precise results on HCN up to 25 000 cm−1

Variation calculations of the vibration–rotation energy levels of many isotopomers of HCN are reported, for J=0, 1, and 2, extending up to approximately 8 quanta of each of the stretching vibrations and 14 quanta of the bending mode. The force field, which is represented as a polynomial expansion in Morse coordinates for the bond stretches and even powers of the angle bend, has been refined by least squares to fit simultaneously all observed data on the Σ and Π state vibrational energies, and the Σ state rotational constants, for both HCN and DCN. The observed vibrational energies are fitted to roughly ±0.5 cm−1, and the rotational constants to roughly ±0.0001 cm−1. The force field has been used to predict the vibration rotation spectra of many isotopomers of HCN up to 25 000 cm−1. The results are consistent with the axis‐switching assignments of some weak overtone bands reported recently by Jonas, Yang, and Wodtke, and they also fit and provide the assignment for recent observations by Romanini and Lehmann of very weak absorption bands above 20 000 cm−1.

Vibrational intensities VII: ethane and ethane-d6

Absolute intensity measurements have been made on the fundamental vibrations of C2H6 and C2D6, using the extrapolation method of Wilson and Wells and using nitrogen at pressures up to 50 atmospheres to broaden the bands. The absorption coefficient was integrated against the logarithm of the frequency. Normal coordinates were calculated from the potential function of Hansen and Dennison, and were used to interpret the results in terms of quantities (∂p/∂Si) giving the change of dipole moment with respect to the symmetry coordinates Si. Consistency of data between the isotopes was used both to eliminate ambiguities in the interpretation, and as a criterion in separating overlapping pairs of absorption bands. The results have been interpreted in terms of bond effective moments.

Vibrational intensities VIII: CH3- and CD3- chloride, bromide and iodide

Absolute intensity measurements have been made on the fundamental vibrations of methyl chloride, bromide, and iodide, and their fully deuterated derivatives, by integrating the optical density over the absorption bands. The bands were fully pressure broadened by using up to 80 atmos of foreign gas. Band separations were made graphically. The results are analyzed in terms of the dipole moment derivatives with respect to symmetry coordinates in the molecule, (∂p/∂Si). The data on the different isotopic species are shown to yield consistent results, and this requirement of consistency has also been used as an aid in the analysis. In the E‐class vibrations the signs of the dipole moment derivatives have been determined unambiguously by assuming the permanent dipole to be directed CH3+☒X—.

Internal rotation in dimethylacetylene

The vibrational spectrum of dimethyl acetylene has been remeasured with better resolving power than hitherto, and the rotational fine structure of some perpendicular type bands has been partly analyzed. The energy levels of a molecule of this kind in which internal rotation of methyl groups may arise have been re-examined theoretically and the rotational structure of the absorption bands has been more clearly defined than previously. The experimental results are consistent with the assumption of unrestricted internal rotation of the methyl groups, and the Coriolis factors $\zeta _{i}$ for several vibrations have been determined.

Redox chemistry and electronic properties of 2,3,5,6-tetrakis(2-pyridyl)pyrazine-bridged diruthenium complexes controlled by N,C,N '-biscyclometalated ligands

To investigate the consequences of cyclometalation for electronic communication in dinuclear ruthenium complexes, a series of 2,3,5,6-tetrakis(2-pyridyl)pyrazine (tppz) bridged diruthenium complexes was prepared and studied. These complexes have a central tppz ligand bridging via nitrogen-to-ruthenium coordination bonds, while each ruthenium atom also binds either a monoanionic, N,C,N'-terdentate 2,6-bis(2'-pyridyl)phenyl (R-N boolean AND C boolean AND N) ligand or a 2,2':6',2 ''-terpyridine (tpy) ligand. The N,C,N'-, that is, biscyclometalation, instead of the latter N,N', N ''-bonding motif significantly changes the electronic properties of the resulting complexes. Starting from well-known [{Ru(tpy)}(2)(mu-tppz)](4+) (tpy = 2,2':2 '',6-terpyridine) ([3](4+)) as a model compound, the complexes [{Ru(R-N boolean AND C boolean AND N)}(mu-tppz){Ru(tpy)}](3+) (R-N boolean AND C(H)boolean AND N = 4-R-1,3-dipyridylbenzene, R = H ([4a](3+)), CO2Me ([4b](3+))), and [{Ru(R-N boolean AND C boolean AND N)}(2)(mu-tppz)](2+), (R = H ([5a](2+)), CO2Me ([5b](2+))) were prepared with one or two N,C,N'-cyclometalated terminal ligands. The oxidation and reduction potentials of cyclometalated [4](3+) and [5](2+) are shifted negatively compared to non-cyclometalated [3](4+), the oxidation processes being affected more significantly. Compared to [3](4+), the electronic spectra of [5](2+) display large bathochromic shifts of the main MLCT transitions in the visible spectral region with low-energy absorptions tailing down to the NIR region. One-electron oxidation of [3](4+) and [5](2+) gives rise to low-energy absorption bands. The comproportionation constants and NIR band shape correspond to delocalized Robin-Day class III compounds. Complexes [4a](3+) (R = H) and [4b](3+) (R = CO2Me) also exhibit strong electronic communication, and notwithstanding the large redox-asymmetry the visible metal-to-ligand charge-transfer absorption is assigned to originate from both metal centers. The potential of the first, ruthenium-based, reversible oxidation process is strongly negatively shifted. On the contrary, the second oxidation is irreversible and cyclometalated ligand-based. Upon one-electron oxidation, a weak and low-energy absorption arises.

Induced-fit binding of π-electron donor substrates to macrocyclic aromatic ether-imide-sulfones: a versatile approach to molecular assembly

Novel macrocyclic receptors which bind electron-donor aromatic substrates via π-stacking donor- acceptor interactions are obtained by cyclo-imidization of an amine-functionalized arylether-sulfone with pyromellitic- and 1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxylic dianhydrides. These macrocycles complex with a wide variety of π-donor substrates including tetrathiafulvalene, naphthalene, anthracene, pyrene, perylene, and functional derivatives of these polycyclic hydrocarbons. The resulting supramolecular assemblies range from simple 1:1 complexes, to [2]- and [3]-pseudorotaxanes, and even (as a result of crystallographic disorder) an apparent polyrotaxane. Direct, five-component self-assembly of a metal-centred [3]pseudorotaxane is also observed, on complexation of a macrocyclic ether-imide with 8-hydroxyquinoline in the presence of palladium(II) ions. Binding studies in solution were carried out by 1H NMR and UV-visible spectroscopy, and the stoichiometries of binding were confirmed by Job plots based on charge-transfer absorption bands. The highest association constants are found for strong π-donor guests with large surface-areas, notably perylene and 1-hydroxypyrene, for which Ka values of 1.4 x 103 and 2.3 x 103 M-1 respectively are found. Single crystal X-ray analyses of the receptors and their derived complexes reveal large, induced-fit distortions of the macrocyclic frameworks as a result of complexation. These structures provide compelling evidence for the existence of strong, attractive forces between the electronically-complementary aromatic π-systems of host and guest.