励起状態分子内プロトン移動

励起状態分子内プロトン移動（ESIPT ）は、光励起分子がプロトンの移動による互変異性化を通じてエネルギーを緩和するプロセスです。分子の種類によっては、異なる電子状態で異なる最小エネルギー互変異性体を持つ場合があり、励起状態の最小エネルギー互変異性体の分子構造が隣接原子間のプロトン移動構造である場合、励起状態でのプロトン移動が発生する可能性があります。互変異性化は、ケト-エノール互変異性の形をとることがよくあります。

プロトン移動構造は通常、励起状態でのみ最小エネルギー互変異性体であり、基底状態では比較的不安定であるため、ESIPT特性を持つ分子は、一般的な蛍光分子よりも異常に大きなストークスシフトを示したり、短波長の蛍光が元の互変異性体から、長波長の蛍光がプロトン移動互変異性体から発生する二重蛍光を呈したりすることがある。^{[1] [2]}ただし、さまざまな理由により、ESIPT分子が二重発光を示さない、またはプロトン移動互変異性体からの発光が著しく赤方偏移する例外的なケースもある。^{[3] [4] [5]}

ESIPTで移動する水素の重水素置換によって、ESIPTプロセスの速度が遅くなる可能性がある。これは、重水素化によって移動する水素の質量が大幅に増加するだけで、分子内の静電ポテンシャルは実質的に変化しないためである。 ^[6]ただし、速度変化の量は、分子のポテンシャルエネルギー面の形状とサイズに応じて、1〜50の範囲になる可能性がある。^[7]

ESIPTが発生すると分子のストークスシフトが通常非常に大きくなるという特性に基づいて、赤方偏移蛍光を利用したさまざまなアプリケーションが開発されています。アプリケーションには、ターンオンフォトルミネッセンスセンサー、^[8] 、フォトクロミック、非破壊光メモリ、^[9]、白色発光材料^{[10]などがあります。}

フェノールは、通常の条件下では有用な程度まで互変異性化しないためケタールを形成しません。しかし、アルコール（例えばエチレングリコール）の存在下でESIPTを行うと、1,4-ジオキサスピロ[4.5]デカ-6,8-ジエン[23783-59-7]を捕捉することが可能になりました。