Ottimizzazione delle capacità di rilascio protonico di polielettroliti fotoacidici

Gli interruttori molecolari spiropirano-merocianina costituiscono una classe di composti la cui isomerizzazione può essere attivata da diversi stimoli, come temperatura, pH e luce. In acqua, la forma aperta protonata di questi composti (MCH) subisce un’isomerizzazione nella corrispondente forma chiusa spiro (SP) in seguito a irraggiamento con luce visibile, rilasciando efficacemente un protone in soluzione. Gli MCH sono specie il cui stato fotoattivato è sufficientemente duraturo da permettere la diffusione del protone. Di conseguenza, sono in grado di comportarsi come “fotoacidi in stato metastabile”, generando gradienti protonici persistenti (ΔpH) in soluzione. Questo comportamento unico può essere sfruttato, in linea di principio, per controllare qualsiasi processo chimico sensibile al pH utilizzando la luce, inclusi dispositivi per la conversione energetica ecologici ed economici. In generale, tuttavia, le applicazioni degli MCH in acqua sono fortemente limitate dalla loro scarsa solubilità (inferiore al millimolare), bassa stabilità idrolitica (t₁/₂ < 24 ore) e ridotta fotoacidità. La fotoacidità degli MCH è definita come la differenza di acidità tra lo stato fondamentale e lo stato metastabile (Π = pKaGS – pKaMS) e difficilmente supera le quattro unità di pKa. Questa Tesi è volta allo sviluppo di copolimeri polielettrolitici solubili in acqua contenenti MCH, la cui composizione e grado di polimerizzazione sono utilizzati come strumenti per modulare le proprietà (foto)chimiche. Un monomero a base di spiropirano viene copolimerizzato con comonomeri dotati di carica differente, al fine di studiare l’influenza dello stato ionico sulle proprietà fotochimiche. Il miglior polimero ottenuto è stato impiegato per studiare l’influenza del peso molecolare controllato su varie proprietà quale la fotoacidità.