Making and Breaking Chemical Bonds by Chemiluminescence

Abstract

Chemiluminescent (CL) reactions are powerful analytical tools and are present in commercially available everyday objects such as glow sticks. Herein, the photons generated by chemiluminescence are exploited to induce covalent bond breakage and formation, using a chemically generated photonic field at ambient temperature through space as energy transducer. Remarkably, the generated photons enable both the cleavage of species generating radicals as well as the execution of [2 + 2] cycloadditions, demonstrating that disparate types of reactions can be triggered. The herein-presented photochemical concept establishes the field of CL-induced photochemistry, which is poised to enable photochemical transformations in situations where physical light sources, such as lamps, LEDs, and lasers cannot be employed, including in biological environments.

Progress and Perspectives Beyond Traditional RAFT Polymerization

“…Recent work with chemiluminescence as a light source for activating photoinitiated RAFT has offset some www.advancedsciencenews.com www.advancedscience.com of these limitations, where in situ light generation can be used to increase irradiation uniformity. [49,50]…”

Vorbeugen oder Heilen – die beispiellose Notwendigkeit von selbstberichtenden Materialien

“…Die Herausforderung,h çhere CL-Quantenausbeuten zu erzielen, den Emissionsbereich einzustellen oder das CL-System zu vereinfachen, besteht jedoch darin, die Reaktionsumgebung oder den Luminophor selbst so zu modifizieren, dass die CL-Eigenschaften nicht versehentlich vermindert werden. Nichtsdestotrotz führte die aktuelle Forschung an bekannten Luminophoren wie Dioxetanen, [131,132] Peroxyoxalaten (POs), [122,[133][134][135][136][137] Acridiniumestern, [138][139][140][141] Luminol [129,142] und deren jeweiligen Derivaten zur Entwicklung einer Fülle an fortschrittlichen, vielversprechenden selbstberichtenden CL-Systemen. Die CL von Acridiniumestern beispielsweise kann durch Antioxidantien, Enzyme oder Peroxide ausgelçst werden und findet daher in der (biomedizinischen) Analytik als selbstberichtender Sensor fürd iese Stoffe Anwendung.…”

“…Obwohl die Notwendigkeit eines zusätzlichen Fluorophors fürd ie CL-Reaktion als Nachteil angesehen werden kçnnte, überwiegt der Vorteil, die Emissionswellenlänge vom UV/Vis-bis zum NIR-Spektralbereich nach Bedarf durch sorgfältige Auswahl des Fluorophors leicht anzupassen, anstatt den Luminophor in einer (komplizierten) Synthesestrategie modifizieren zu müssen. [134] Tatsächlich wurde vor kurzem über die erfolgreiche Kombination der PO-Einheit und des Fluorophors in einem Material berichtet, um das Auslesen von CL in fester Phase zu ermçglichen. [133] Dies wurde durch die Synthese von Mikrosphären mit einem Poly(divinylbenzol)-Kern und einer Poly(2-hydroxyethylmethacrylat)-Hülle erreicht, was die anschließende Funktionalisierung mit einer Te trazolcarbonsäure ermçglichte.A nschließend wurde ein Maleimid-PO (MDCPO) über die bereits erwähnte NITEC-Reaktion photochemisch an die Tetrazol-haltigen Mikrosphären gebunden, wie in Abbildung 15 Ad argestellt.…”

Shining a Light on Bioorthogonal Photochemistry for Polymer Science

“…Chemiluminescence has been used to trigger chemical reactions using "dark" photochemistry (direct energy transfer from reactive oxygen species), [48] and for photoexcitation. [49][50][51][52] The application of chemiluminescence to biological systems is hampered by the complexity of co-localizing all of the necessary reagents in the tissue or cell of interest. [53] Bioluminescence is enzymatically controlled chemiluminescence, and is commonly exploited by organisms in the natural world to generate light for communication and hunting.…”