Overcrowded Alkene Photo‐Redox‐Switches Based on Quinolinium/Carbene Building Blocks

C Chris Burdenski (Fakultät für Chemie und Chemische Biologie Technische Universität Dortmund Dortmund Germany) P Patrick W. Antoni (Fakultät für Chemie und Chemische Biologie Technische Universität Dortmund Dortmund Germany) M Marcel E. Baumert (Fakultät für Chemie und Chemische Biologie Technische Universität Dortmund Dortmund Germany) L Leonie Ziemann (Fakultät für Chemie und Chemische Biologie Technische Universität Dortmund Dortmund Germany) S Samaresh C. Sau (Fakultät für Chemie und Chemische Biologie Technische Universität Dortmund Dortmund Germany) J Julian J. Holstein (Department of Chemistry and Chemical Biology, TU Dortmund University, Otto-Hahn Str. 6, Dortmund 44227, Germany) M Maria Castro (Fakultät für Physik Technische Universität Dortmund Dortmund Germany) N Nitin Kumar (Department of Physics) O Ofer Filiba (Fakultät für Physik Technische Universität Dortmund Dortmund Germany) I Igor Schapiro (Department of Physics, Technical University Dortmund, Dortmund, Germany.) M Max M. Hansmann (Fakultät für Chemie und Chemische Biologie Technische Universität Dortmund Dortmund Germany)

Abstract

ABSTRACT The design and characterization of a novel class of overcrowded alkene‐based photo/redox switches are presented. Folded and twisted tetrasubstituted alkenes are prepared in a modular fashion by the combination of quinolinium salts and stable carbenes. The compounds show multi‐stimuli responsive properties: besides electrochemical redox‐switching, which allows C─C bond rotation via a two‐electron redox process, non‐symmetrical compounds enable photochemically driven E / Z ‐switching. The different oxidation states can be isolated and fully characterized including structural changes verified by x‐ray diffraction. Excellent photostability for E / Z ‐switching was observed in selected cases and is supported by UV–vis, NMR, and x‐ray data as well as computations. TD‐DFT calculations accurately predict the absorption properties of the E / Z ‐photo‐switches and the substituent effects governing photo‐stationary states and half‐lifes. While the thermal E / Z ‐back‐switching proceeds via a rather high energy barrier featuring a diradical transition state, electrochemical switching via the radical cation oxidation state allows instantaneous E / Z ‐isomerization, which is catalytic in electrons (electron hole catalysis). The mechanism of the switching process is supported in detail by quantum chemical calculations including nonadiabatic molecular dynamics simulations.

Article Details

Volume / Issue Vol. 65, Issue 29
Published July 13, 2026
ISSN 1433-7851
Publisher Wiley

Journal Info

Angewandte Chemie International Edition

Wiley

ISSN: 1433-7851 Physical Sciences

Authors (11)

C

Chris Burdenski

Fakultät für Chemie und Chemische Biologie Technische Universität Dortmund Dortmund Germany

P

Patrick W. Antoni

Fakultät für Chemie und Chemische Biologie Technische Universität Dortmund Dortmund Germany

M

Marcel E. Baumert

Fakultät für Chemie und Chemische Biologie Technische Universität Dortmund Dortmund Germany

L

Leonie Ziemann

Fakultät für Chemie und Chemische Biologie Technische Universität Dortmund Dortmund Germany

S

Samaresh C. Sau

Fakultät für Chemie und Chemische Biologie Technische Universität Dortmund Dortmund Germany

J

Julian J. Holstein

Department of Chemistry and Chemical Biology, TU Dortmund University, Otto-Hahn Str. 6, Dortmund 44227, Germany

M

Maria Castro

Fakultät für Physik Technische Universität Dortmund Dortmund Germany

N

Nitin Kumar

Department of Physics

O

Ofer Filiba

Fakultät für Physik Technische Universität Dortmund Dortmund Germany

I

Igor Schapiro

Department of Physics, Technical University Dortmund, Dortmund, Germany.

M

Max M. Hansmann

Fakultät für Chemie und Chemische Biologie Technische Universität Dortmund Dortmund Germany