The absorption spectra of trans-2-styrylquinoxaline(StQx) in various solvents are somewhat different from those of the corresponding hydrocarbon (StN) and other aza-analogues probably because of an increase in planarity of one StQx conformer. Fluorescence quantum yield of StQx in n-hexane is quite small, 0.002 indicating that vibronic mixing between (n,$π^{*}$) and (π,$π^{*}$) state makes the nonradiative internal conversion and intersystem crossing to be favorable. On changing the excitation and emission wavelengths, the fluorescence emission and excitation maxima in polar solvents are changed significantly possibly due to an equilibrium between the two conformers originating from the rotation of the quinoxalyl group about the quasi-single bond between the quinoxalyl group and ethylenic carbon atom. MM2 force field calculation suggested that the postulated conformers are different from each other in energy and planarity and are separated by a barrier of about 4 kcal/mole. From the solvent effects and comparative study with conformationally restricted MStQx, it was verified that the conformer B which has a good planarity and the lowest (π,$π^{*}$) state, gives weak fluorescence in n-hexane while non-planar conformer A which has the lowest (n,$π^{*}$) state gives no fluorescence in nonpolar solvents. With increasing solvent polarity, the solvent induced relaxation processes become important and stabilization of (π,$π^{*}$) state reduces vibronic coupling leading to the strong fluorescence in both conformers.
Shift of conformational equilibrium to particular one conformer was also demonstrated by changing external factors such as crystal force, temperature, and solubility. The emission from crystalline StQx is independent on excitation wavelength indicating only one conformer is present. Decreasing temperature of solvent medium displayed slight equilibrium shift to more stable one (conformer B) but decreasing temperature of sparsely soluble solvent makes solubility to be poorer and the conformer that has bad solubility is converted to another conformer in very low temperature region.
Transient $T_1 → T_n$ absorption spectra and decay kinetics of StQx triplet state were obtained with laser flash spectroscopy over a wide range of temperature in various solvents. Facile detection of triplet transients without high triplet energy sensitizer at room temperature allowed the determination of triplet energy ($E_T$=42.0-48.2 kcal/mole in benzene), molar absorption coefficient ($ε_T$=16,000), intersystem crossing quantum yield ($φ_St.$=0.20 in benzene, 0.19 in ethanol) of StQx and supported triplet mechanism of photoisomerization to cis-StQx. Triplet transient from another conformer was detected after the decay via rotation to Perp state was completely suppressed by lowering temperature.
From the results of direct and triplet sensitized photoisomerization in various conditions, azulene quenching study, and laser flash photolysis studies, it was suggested that photoisomerization of trans-StQx proceeds via a triplet excited state.
스티릴나프탈렌의 아자유도체의 하나인 트란스-2-스티릴퀴녹살린의 광물리적 및 광화학적 성질에 관하여 연구하였다. 스티릴퀴녹살린의 자외선흡수스펙트럼은 스티릴나프탈렌의 것과 크게 달라서 에틸레닉 흡수띠가 장파장으로 이동하였음을 볼 수 있는 데 이는 스티릴퀴녹살린의 좋은 평면성에 기인한다. 스티릴퀴녹살린은 새로이 도입 된 (n,$π^{*}$) 들뜬 상태가 최저 ($π,π^{*}$) 들뜬상태와 매우 근접하여 있기 때문에 진동-전자 상호작용에 의한 내부전환이 우세할 뿐만 아니라 스핀 궤도 상호작용에 인한 계간 전이도 상당히 일어나므로 비극성 용매에서의 형광은 극히 작았다. 형광 양자 수율이 큰 극성 용매에서 여기 파장을 바꾸면서 형광 스펙트럼을 얻은 결과 형광 최대 파장이 크게 달라지는 것으로 보아 스티릴퀴녹살린은 용액 중에서 퀴녹살린의 회전에 의하여 생성되는 두가지 회전 이성질체간의 평형상태로 존재함을 알 수 있었다. MM2 계산과 형광의 용매효과, 퀴녹살린 회전이 불가능한 메틸스티릴퀴녹살린과의 비교연구 결과등을 종합하여 살펴보면 한 가지 회전 이성질체는 좋은 평면성을 가지고 있으며 최저 들뜬 상태가 ($π, π^{*}$) 상태의 성격이 크기 때문에 비극성 용매에서도 약간의 형광을 보이는 반면, 다른 회전이성질체는 평면성도 좋지 않고 최저 들뜬 상태로서 (n,$π^{*}$) 상태를 가지고 있기 때문에 비극성 용매에서는 형광을 거의 내지 않음을 알 수 있었다. 그러나, 극성 용매로 갈수록 ($π, π^{*}$) 상태의 에너지 준위가 안정화 되어서 진동-전자 상호작용이 감소하므로 두회전 이성질체 모두가 형광을 보였다.
레이저 섬광 분해법을 이용하여 삼중-삼중 흡수 스펙트럼을 측정한 결과 상온에서도 삼중 증감제를 사용하지 않고 쉽게 관찰할 수 있었으며 이는 높은 계간전이 양자수율에 기인한다. 이 결과와 아줄렌 소광 실험등의 결과로부터 스티릴퀴녹살린의 트란스-시스 광이성질화 반응은 스틸벤이나 스티릴나프탈렌과 달리 삼중상태를 거쳐서 진행함을 밝혔다.
