A cinética de fotopolimerização do monômero metacrilato de metila (MMA) foi investigada usando o fotoiniciador tioxantona (TX) e o co-iniciador trietilamina (TEA), a fim de elucidar o mecanismo de fotopolimerização. A dilatometria foi usada como técnica para a determinação das cinéticas de polimerização. Determinaram-se os rendimentos quânticos de polimerização. Os estados excitados foram estudados por fluorescência estática para determinar as constantes de supressão de fluorescência pela amina e pelo monômero. Medidas de fotólise por pulso de laser permitiram obter o espectro de absorção triplete-triplete da tioxantona, bem como a constante de supressão do estado triplete. Os resultados mostraram que a supressão ocorre por um processo colisional no estado singlete e que os radicais eficientes na fotoiniciação são originados da amina TEA. A massa molecular média dos polímeros obtidos foi determinada por medidas de cromatografia de permeação em gel (GPC). Em uma segunda etapa, foi investigada a polimerização fotoiniciada por fotoiniciadores usados em resinas dentárias, canforquinona (CQ), 1,2-fenilpropanodiona (PPD), Lucirin e Irgacure. A velocidade de polimerização foi acompanhada por dilatometria usando excitação acima de 348 nm. Obteve-se os rendimentos quânticos de polimerização e os polímeros foram caracterizados por GPC. A maior constante de velocidade de polimerização obtida foi para o Irgacure e o maior rendimento quântico de polimerização obtido foi para o Lucirin. As diferenças na eficiência da polimerização são atribuídas à formação de radicais e à capacidade de gerar radicais a partir da absorção da luz incidente. Por fim, investigou-se os espectros de absorção triplete-triplete (TTA) da TX em diferentes solventes usando a técnica de fotólise por pulso de laser. Observou-se a formação de três bandas, duas referentes ao triplete da TX (uma em 300 nm e outra em 600 nm) e em 400 nm, observou-se a formação do radical cetila da TX. A abstração de hidrogênio do solvente pela TX pode ocorrer em 340 nm em solventes com constante de abstração de hidrogênio (kabstr) alto. Esse fator pode ser observado nos solventes 2-propanol e etanol. O substituinte na TX mostrou, através do parâmetro de Hammett do substituinte que com o aumento da eletronegatividade há um deslocamento do máximo de absorção do transiente para comprimentos de onda menores. / The photopolymerization of the monomer methyl methacrylate (MMA) using thioxanthone (TX) as photoinitiator and triethylamine (TEA) as co-initiator, was investigated in order to explain the photopolymerization mechanism. Dilatometry was used to determine the kinetics of polymerization. The polymerization quantum yields were determined. The excited states were studied using static fluorescence in order to determine the fluorescence rate quenching by the amine and the monomer. The triplet-triplet absorption (TTA) spectrum of thioxanthone and the rate constant of quenching of the triplet state were obtained using flash photolysis technique. The results showed that the singlet state quenching occurs by a colisional process and the efficient radicals in the photoinitiation process are originated from the amine TEA. The molar mass of the obtained polymers was determined by gel permeation chromatography (GPC). The polymerization photoinitiated by the photoinitiators used in dental resins, Camphorquinone (CQ), 1,2- Phenylpropanodione (PPD), Lucirine and Irgacure was investigated in a second step. The rate of polymerization was studied by dilatometry with excitation above 348 nm. The polymerization quantum yields were obtained and the polymers were characterized by GPC. The larger rate constant of polymerization was found for Irgacure and the larger polymerization quantum yield was obtained for Lucirine. The differences in polymerization efficiencies can be tracked to the formation of radicals and the capability to produce the radicals after incident light absorption. Finally, the TTA of TX was studied in different solvents using the flash photolysis technique. The spectrum presented three bands, two due to the transient of TX (at 300 and 600 nm), and one at 400 nm assigned to the cetyl radical. The abstraction of a solvent hydrogen by TX is observed at 340 nm in solvents with high hydrogen abstraction constant (kabstr). This fact can be observed in 2-propanol and ethanol. An increase in the solvent polarity stabilizes the electronic pp* states and unstabilizes the np* states. The substitution in the TX molecule produced a shift to lower wavelength in the maximum absorption of transient with the increase of the electronegativity, as indicated by the dependence of the Hammett parameter.

A cinética de fotopolimerização do monômero metacrilato de metila (MMA) foi investigada usando o fotoiniciador tioxantona (TX) e o co-iniciador trietilamina (TEA), a fim de elucidar o mecanismo de fotopolimerização. A dilatometria foi usada como técnica para a determinação das cinéticas de polimerização. Determinaram-se os rendimentos quânticos de polimerização. Os estados excitados foram estudados por fluorescência estática para determinar as constantes de supressão de fluorescência pela amina e pelo monômero. Medidas de fotólise por pulso de laser permitiram obter o espectro de absorção triplete-triplete da tioxantona, bem como a constante de supressão do estado triplete. Os resultados mostraram que a supressão ocorre por um processo colisional no estado singlete e que os radicais eficientes na fotoiniciação são originados da amina TEA. A massa molecular média dos polímeros obtidos foi determinada por medidas de cromatografia de permeação em gel (GPC). Em uma segunda etapa, foi investigada a polimerização fotoiniciada por fotoiniciadores usados em resinas dentárias, canforquinona (CQ), 1,2-fenilpropanodiona (PPD), Lucirin e Irgacure. A velocidade de polimerização foi acompanhada por dilatometria usando excitação acima de 348 nm. Obteve-se os rendimentos quânticos de polimerização e os polímeros foram caracterizados por GPC. A maior constante de velocidade de polimerização obtida foi para o Irgacure e o maior rendimento quântico de polimerização obtido foi para o Lucirin. As diferenças na eficiência da polimerização são atribuídas à formação de radicais e à capacidade de gerar radicais a partir da absorção da luz incidente. Por fim, investigou-se os espectros de absorção triplete-triplete (TTA) da TX em diferentes solventes usando a técnica de fotólise por pulso de laser. Observou-se a formação de três bandas, duas referentes ao triplete da TX (uma em 300 nm e outra em 600 nm) e em 400 nm, observou-se a formação do radical cetila da TX. A abstração de hidrogênio do solvente pela TX pode ocorrer em 340 nm em solventes com constante de abstração de hidrogênio (kabstr) alto. Esse fator pode ser observado nos solventes 2-propanol e etanol. O substituinte na TX mostrou, através do parâmetro de Hammett do substituinte que com o aumento da eletronegatividade há um deslocamento do máximo de absorção do transiente para comprimentos de onda menores. / The photopolymerization of the monomer methyl methacrylate (MMA) using thioxanthone (TX) as photoinitiator and triethylamine (TEA) as co-initiator, was investigated in order to explain the photopolymerization mechanism. Dilatometry was used to determine the kinetics of polymerization. The polymerization quantum yields were determined. The excited states were studied using static fluorescence in order to determine the fluorescence rate quenching by the amine and the monomer. The triplet-triplet absorption (TTA) spectrum of thioxanthone and the rate constant of quenching of the triplet state were obtained using flash photolysis technique. The results showed that the singlet state quenching occurs by a colisional process and the efficient radicals in the photoinitiation process are originated from the amine TEA. The molar mass of the obtained polymers was determined by gel permeation chromatography (GPC). The polymerization photoinitiated by the photoinitiators used in dental resins, Camphorquinone (CQ), 1,2- Phenylpropanodione (PPD), Lucirine and Irgacure was investigated in a second step. The rate of polymerization was studied by dilatometry with excitation above 348 nm. The polymerization quantum yields were obtained and the polymers were characterized by GPC. The larger rate constant of polymerization was found for Irgacure and the larger polymerization quantum yield was obtained for Lucirine. The differences in polymerization efficiencies can be tracked to the formation of radicals and the capability to produce the radicals after incident light absorption. Finally, the TTA of TX was studied in different solvents using the flash photolysis technique. The spectrum presented three bands, two due to the transient of TX (at 300 and 600 nm), and one at 400 nm assigned to the cetyl radical. The abstraction of a solvent hydrogen by TX is observed at 340 nm in solvents with high hydrogen abstraction constant (kabstr). This fact can be observed in 2-propanol and ethanol. An increase in the solvent polarity stabilizes the electronic pp* states and unstabilizes the np* states. The substitution in the TX molecule produced a shift to lower wavelength in the maximum absorption of transient with the increase of the electronegativity, as indicated by the dependence of the Hammett parameter.

[ES] La conversión fotónica a alta frecuencia basada en la aniquilación triplete-triplete (CA-ATT) es considerada una de las tecnologías más atractivas para convertir radiación de longitud de onda de menor energía en otra de mayor energía. Los eventos asociados a este proceso bifotónico sincronizado incluyen el cruce intersistema (CIS), la transferencia de energía triplete-triplete (TEnTT), la aniquilación triplete-triplete (ATT) y la fluorescencia retardada. Este proceso de dos fotones, que requiere de un sistema bimolecular, se ha utilizado ampliamente en numerosos campos, como la generación de bioimágenes, el diseño de células solares, la fabricación de pantallas, la administración de fármacos, etc. Aunque el uso de luz visible de baja energía garantiza una tolerancia alta de grupos funcionales en las transformaciones químicas, sólo recientemente se han desarrollado nuevas estrategias para protocolos de síntesis orgánica mediados por CA-ATT. Esta tesis tiene como objetivo general desarrollar una metodología sostenible para ampliar el alcance actual de las reacciones de acoplamiento C-C, utilizando para ello luz visible como fuente de energía y colorantes orgánicos (libres de metales) como fotocatalizadores. El trabajo realizado se sitúa en las interfases de la fotofísica, la síntesis orgánica y las aplicaciones tecnológicas. Es de particular interés la combinación de varios factores que hacen que esta metodología resulte atractiva y de gran aplicabilidad en Química Orgánica, como son: i) la fotólisis con baja intensidad energética, que evita rupturas no selectivas de enlaces, así como la degradación no deseada de los reactivos/productos, ii) el uso de colorantes orgánicos libres de metales y no tóxicos como fotocatalizadores e iii) la utilización de reactivos de acoplamiento fácilmente accesibles, como los haluros de arilo. La aportación más original de esta tesis es la generación de luz de alta energía (en los rangos UVA o azul cercano al UVA) mediante tecnología CA-ATT, lo que permite iniciar el proceso fotocatalítico redox. / [CA] La conversió fotònica a alta freqüència basada en l'aniquilació triplet-triplet (CA-ATT) és considerada com una de les tecnologies més atractives per convertir radiació de longitud d'ona de menor energia en una altra mes energética. Els esdeveniments associats a aquest procés bifotònic sincronitzat inclouen el creuament intersistema (CIS), la transferència d'energia triplet-triplet (TEnTT), l'aniquilació triplet-triplet (ATT) i la fluorescència retardada. Aquest procés de dos fotons, que requereix un sistema bimolecular, s'ha utilitzat àmpliament en nombrosos camps, com ara la generació de bioimatges, el disseny de cèl·lules solars, la fabricació de pantalles, l'administració de fàrmacs, etc. Tot i que l'ús de llum visible de baixa energia garanteix una alta tolerància de grups funcionals en les transformacions químiques, només recentment s'han desenvolupat noves estratègies per a protocols de síntesi orgànica mitjançats per CA-ATT. Aquesta tesi té com a objectiu general desenvolupar una metodologia sostenible per ampliar el repertori actual de les reaccions d'acoblament C-C, utilitzant per això llum visible com a font d'energia i colorants orgànics (lliures de metalls) com a fotocatalitzadors. El treball realitzat se situa a les interfases de la fotofísica, la síntesi orgànica i les aplicacions tecnològiques. És de particular interès la combinació de diversos factors que fan que aquesta metodologia resulti atractiva i de gran aplicabilitat a Química Orgànica, com són: i) la fotòlisi amb baixa intensitat energètica, que evita ruptures no selectives d'enllaços, així com la degradació no desitjada dels reactius/productes, ii) l'ús de colorants orgànics lliures de metalls i no tòxics com a fotocatalitzadors i iii) la utilització de reactius d'acoblament fàcilment accessibles, com els halurs d'aril. L'aportació més original d'aquesta tesi és la generació de llum d'alta energia (als rangs UVA o blau proper a l'UVA) mitjançant tecnologia CA-ATT, cosa que permet iniciar el procés fotocatalític redox. / [EN] Photon upconversion based on triplet-triplet annihilation (TTA-UC) is considered one of the most attractive technologies for switching wavelengths from lower to higher energy. The photochemical events associated with this synchronized biphotonic process includes intersystem crossing (ISC), triplet-triplet energy transfer (TTEnT), triplet-triplet annihilation (TTA) and upconverted fluorescence. This two-photon process, which requires the involvement of a bimolecular system, has been widely used in numerous fields such as bioimaging, solar cells, displays, drug delivery, and so on. Even though the use of low-energy visible light ensures high functional-group tolerance in chemical transformations, new strategies for organic synthetic protocols mediated by TTA-UC have been only recently developed. This thesis aims to develop a sustainable chemical reaction methodology to expand the current scope of C-C Coupling reactions using visible light as energy source and organic (metal-free) dyes. The planned activities are at the interfaces of photophysical, organic synthesis, and technological studies. Of particular interest is the combination of several factors that makes this methodology attractive and highly applicable to organic chemistry: i) photolysis under low-energy intensity, which avoids unselective bond cleavages as well as undesired degradation of the corresponding reagents/products; ii) the use of metal-free and non-toxic organic dyes as photocatalysts; iii) involvement of common reactants for this type of coupling transformations such as aryl halides. The very original part of this thesis is the generation of high-energy blue-Vis or near UV light by TTA-UC technology, initiating the redox photocatalytic process. / Castellanos Soriano, J. (2024). Catálisis redox mediante conversión fotónica a alta frecuencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203615

A presente tese descreve o estudo cinético e mecanístico da desativação do estado singlete- e triplete-excitado de flavinas por esteróis (colesterol e ergosterol), vitamina D, coenzima Q10, vitamina K, ácidos graxos e metabólitos da cafeína. Através da análise de Stern-Volmer da supressão de fluorescência da riboflavina pelo colesterol, ergosterol, vitamina D, vitamina K, e pela coenzima Q10 observa-se que o estado singlete excitado da riboflavina é desativado com constante de velocidade superior ao limite da difusão. No entanto, a presença de colesterol, ergosterol, vitamina D, vitamina K e coenzima Q10 não afeta o tempo de vida do estado singlete excitado da riboflavina como demonstrado por experimentos de contagem de fótons resolvido no tempo sugerindo a formação de um complexo precursor [riboflavina...substrato]. O complexo 1:1 formado entre a riboflavina e a vitamina D apresenta Ka = 4 x 104 ± 3 mol⋅L-1 a 25 0C com ΔH0 = -36 ± 7 kJ⋅mol-1 e ΔS0 = -5 ± 3 J⋅mol-1 ⋅K-1. O complexo 1:1 entre a riboflavina e a vitamina K (vit K) e a riboflavina com a coenzima Q10 (CoQ10) apresentam Ka = 1 x 103 ± 1 mol⋅L-1 com ΔH0 = -110 ± 22 kJ⋅mol-1 e ΔS0 = 51 ± 9 J ⋅mol-1⋅K-1 para a vit K e Ka = 4 x 102 ± 1 mol⋅L-1, ΔH0 = -120 ± 27 kJ ⋅mol-1 e ΔS0 = 41 ± 7 J ⋅mol-1⋅K-1 para a CoQ10 a 25 0C. Para a desativação do estado triplete da riboflavina, foram obtidas constantes bimoleculares de velocidade variando de 1,4 x 108 L ⋅mol-1⋅s-1 (vit D) a 1,4 x 109 L ⋅mol-1⋅s-1 (CoQ10). Observa-se supressão da emissão de fluorescência da riboflavina na presença de metabolitos da cafeína, no entanto, sem alterar o tempo de vida do estado singlete excitado da riboflavina sugerindo a formação de um complexo precursor [riboflavina...substrato]. O complexo formado entre a riboflavina e os metabólitos da cafeína apresentam Ka = 295 ± 1 mol⋅L-1 com ΔH0 = -45 ± 8 kJ⋅mol-1 e ΔS0 = 12 ± 1 J⋅mol-1⋅K-1 para o ácido 1,7-dimetil úrico, Ka = 289 ± 1 mol⋅L-1 com ΔH0 = -38 ± 5 kJ ⋅mol-1 e ΔS0 = 9 ± 2 J ⋅mol-1⋅K-1 para o ácido 1-metil úrico e Ka = 275 ± 1 mol⋅L-1 com ΔH0 = 16 ± 3 kJ ⋅mol-1 e ΔS0 = 6 ± 1J ⋅mol-1⋅K-1 para a 1,7-dimetilxantina a 25 0C. Para a desativação do estado triplete da riboflavina, foram obtidas constantes de velocidade de 3kq = 4,2 x 108 L.mol-1.s-1 para a 1,7-dimetilxantina, 3kq = 1,0 x 108 L.mol-1.s-1 para o ácido 1,7-dimetil úrico e 3kq = 1,4 x 108 L.mol-1.s-1 para o ácido 1-metil úrico. Os ésteres metílicos (oleato de metila, ácido linoléico conjugado (CLA), linoleato de metila, linolenato de metila, araquidonato de metila, eicosapentanoato de metila, e docosahexanoato de metila) não desativam o estado singlete-excitado da riboflavina. Entretanto, os ésteres metílicos se mostraram reativos frente ao estado triplete da riboflavina com constantes de velocidades 3kq variando de 8,4 x 105 a 3,3 x 107 L⋅smol-1 ⋅s-1 com uma dependência linear do número de hidrogênios bis-alílicos com excessão do CLA. / The present thesis describes the kinetic and mechanistic studies of flavin singlet- and triplet-excited states deactivation by sterols (ergosterol and cholesterol), vitamin D, coenzyme Q10, vitamin K, fatty acids, and caffeine metabolites. From the Stern-Volmer analysis of the riboflavin fluorescence quenching by cholesterol, ergosterol, vitamin D, vitamin K and coenzyme Q10, it is noted that the singlet-excited state of riboflavin is deactivated with a rate constant exceeding the diffusion limit. However, the presence of cholesterol, ergosterol, vitamin D, vitamin K, coenzyme Q10 did not affect the lifetime of singlet-excited riboflavin as probed by single photon counting experiments suggesting the formation of a ground-state precursor complex [riboflavin ...substrate]. The 1:1 complex formed between riboflavin and vitamin D showed Ka = 4 x 104 ± 3 mol⋅L-1 a 25 0C with ΔH0 = -36 ± 7 kJ⋅mol-1 and ΔS0 = -5 ± 3 J⋅mol-1 ⋅K-1. The 1:1 complex formed between riboflavin and vitamin K (vit K) and riboflavin with coenzyme Q10 (CoQ10) showed Ka = 1 x 103 ± 1 mol⋅L-1 with ΔH0 = -110 ± 22 kJ⋅mol-1 and ΔS0 = 51 ± 9 J ⋅mol-1⋅K-1 for vit K e Ka =4 x 102 ± 1 mol⋅L-1, ΔH0 = -120 ± 27 kJ ⋅mol-1 and ΔS0 = 41 ± 7 J ⋅mol-1⋅K-1 for CoQ10 a 25 0C. For the deactivation of triplet riboflavin, bimolecular rate constants were found to vary from 1,4 x 108 L ⋅mol-1⋅s-1 (vit D) a 1,4 x 109 L ⋅mol-1⋅s-1 (CoQ10). The caffeine metabolites quench fluorescence emission of riboflavin however, without affecting the lifetime of the singlet-excited state, suggesting the formation of a ground state precursor complex [riboflavin ... substrate]. The complex formed between riboflavin and caffeine metabolites showed Ka = 295 ± 1 mol⋅L-1 with ΔH0 = -45 ± 8 kJ⋅mol-1 and ΔS0 = 12 ± 1 J⋅mol-1⋅K-1for 1,7-dimetyl uric acid, Ka = 289 ± 1 mol⋅L-1 with ΔH0 = -38 ± 5 kJ ⋅mol-1 and ΔS0 = 9 ± 2 J ⋅mol-1⋅K-1 for 1-methyl uric acid and Ka = 275 ± 1 mol⋅L-1 with ΔH0 = 16 ± 3 kJ ⋅mol-1 and ΔS0 = 6 ± 1J ⋅mol-1⋅K-1 for 1,7-dimethylxanthine at 25 0C. For the deactivation of triplet riboflavin, rate constant were obtained with 3kq = 4,2 x 108 L.mol-1.s-1 para a 1,7-dimethylxanthine, 3kq = 1,0 x 108 L.mol-1.s-1 for 1,7-dimethyl uric acid, and 3kq = 1,4 x 108 L.mol-1.s-1 for 1-methyl uric acid. The methyl esters (methyl oleate, conjugated linoleic acid (CLA), methyl linoleate, methyl linoleate, methyl arachidonate, methyl eicosapentanoate, and methyl docosahexanoate) did not quench the singlet-excited riboflavin. However, the methyl esters were shown to be reactive towards triplet riboflavin with rate constants ranging from 8,4 x 105 a 3,3 x 107 L⋅mol-1 ⋅s-1and depending linearly with the number of bis-allylic hydrogens with exception to CLA.

A presente tese descreve o estudo cinético e mecanístico da desativação do estado singlete- e triplete-excitado de flavinas por esteróis (colesterol e ergosterol), vitamina D, coenzima Q10, vitamina K, ácidos graxos e metabólitos da cafeína. Através da análise de Stern-Volmer da supressão de fluorescência da riboflavina pelo colesterol, ergosterol, vitamina D, vitamina K, e pela coenzima Q10 observa-se que o estado singlete excitado da riboflavina é desativado com constante de velocidade superior ao limite da difusão. No entanto, a presença de colesterol, ergosterol, vitamina D, vitamina K e coenzima Q10 não afeta o tempo de vida do estado singlete excitado da riboflavina como demonstrado por experimentos de contagem de fótons resolvido no tempo sugerindo a formação de um complexo precursor [riboflavina...substrato]. O complexo 1:1 formado entre a riboflavina e a vitamina D apresenta Ka = 4 x 104 ± 3 mol⋅L-1 a 25 0C com ΔH0 = -36 ± 7 kJ⋅mol-1 e ΔS0 = -5 ± 3 J⋅mol-1 ⋅K-1. O complexo 1:1 entre a riboflavina e a vitamina K (vit K) e a riboflavina com a coenzima Q10 (CoQ10) apresentam Ka = 1 x 103 ± 1 mol⋅L-1 com ΔH0 = -110 ± 22 kJ⋅mol-1 e ΔS0 = 51 ± 9 J ⋅mol-1⋅K-1 para a vit K e Ka = 4 x 102 ± 1 mol⋅L-1, ΔH0 = -120 ± 27 kJ ⋅mol-1 e ΔS0 = 41 ± 7 J ⋅mol-1⋅K-1 para a CoQ10 a 25 0C. Para a desativação do estado triplete da riboflavina, foram obtidas constantes bimoleculares de velocidade variando de 1,4 x 108 L ⋅mol-1⋅s-1 (vit D) a 1,4 x 109 L ⋅mol-1⋅s-1 (CoQ10). Observa-se supressão da emissão de fluorescência da riboflavina na presença de metabolitos da cafeína, no entanto, sem alterar o tempo de vida do estado singlete excitado da riboflavina sugerindo a formação de um complexo precursor [riboflavina...substrato]. O complexo formado entre a riboflavina e os metabólitos da cafeína apresentam Ka = 295 ± 1 mol⋅L-1 com ΔH0 = -45 ± 8 kJ⋅mol-1 e ΔS0 = 12 ± 1 J⋅mol-1⋅K-1 para o ácido 1,7-dimetil úrico, Ka = 289 ± 1 mol⋅L-1 com ΔH0 = -38 ± 5 kJ ⋅mol-1 e ΔS0 = 9 ± 2 J ⋅mol-1⋅K-1 para o ácido 1-metil úrico e Ka = 275 ± 1 mol⋅L-1 com ΔH0 = 16 ± 3 kJ ⋅mol-1 e ΔS0 = 6 ± 1J ⋅mol-1⋅K-1 para a 1,7-dimetilxantina a 25 0C. Para a desativação do estado triplete da riboflavina, foram obtidas constantes de velocidade de 3kq = 4,2 x 108 L.mol-1.s-1 para a 1,7-dimetilxantina, 3kq = 1,0 x 108 L.mol-1.s-1 para o ácido 1,7-dimetil úrico e 3kq = 1,4 x 108 L.mol-1.s-1 para o ácido 1-metil úrico. Os ésteres metílicos (oleato de metila, ácido linoléico conjugado (CLA), linoleato de metila, linolenato de metila, araquidonato de metila, eicosapentanoato de metila, e docosahexanoato de metila) não desativam o estado singlete-excitado da riboflavina. Entretanto, os ésteres metílicos se mostraram reativos frente ao estado triplete da riboflavina com constantes de velocidades 3kq variando de 8,4 x 105 a 3,3 x 107 L⋅smol-1 ⋅s-1 com uma dependência linear do número de hidrogênios bis-alílicos com excessão do CLA. / The present thesis describes the kinetic and mechanistic studies of flavin singlet- and triplet-excited states deactivation by sterols (ergosterol and cholesterol), vitamin D, coenzyme Q10, vitamin K, fatty acids, and caffeine metabolites. From the Stern-Volmer analysis of the riboflavin fluorescence quenching by cholesterol, ergosterol, vitamin D, vitamin K and coenzyme Q10, it is noted that the singlet-excited state of riboflavin is deactivated with a rate constant exceeding the diffusion limit. However, the presence of cholesterol, ergosterol, vitamin D, vitamin K, coenzyme Q10 did not affect the lifetime of singlet-excited riboflavin as probed by single photon counting experiments suggesting the formation of a ground-state precursor complex [riboflavin ...substrate]. The 1:1 complex formed between riboflavin and vitamin D showed Ka = 4 x 104 ± 3 mol⋅L-1 a 25 0C with ΔH0 = -36 ± 7 kJ⋅mol-1 and ΔS0 = -5 ± 3 J⋅mol-1 ⋅K-1. The 1:1 complex formed between riboflavin and vitamin K (vit K) and riboflavin with coenzyme Q10 (CoQ10) showed Ka = 1 x 103 ± 1 mol⋅L-1 with ΔH0 = -110 ± 22 kJ⋅mol-1 and ΔS0 = 51 ± 9 J ⋅mol-1⋅K-1 for vit K e Ka =4 x 102 ± 1 mol⋅L-1, ΔH0 = -120 ± 27 kJ ⋅mol-1 and ΔS0 = 41 ± 7 J ⋅mol-1⋅K-1 for CoQ10 a 25 0C. For the deactivation of triplet riboflavin, bimolecular rate constants were found to vary from 1,4 x 108 L ⋅mol-1⋅s-1 (vit D) a 1,4 x 109 L ⋅mol-1⋅s-1 (CoQ10). The caffeine metabolites quench fluorescence emission of riboflavin however, without affecting the lifetime of the singlet-excited state, suggesting the formation of a ground state precursor complex [riboflavin ... substrate]. The complex formed between riboflavin and caffeine metabolites showed Ka = 295 ± 1 mol⋅L-1 with ΔH0 = -45 ± 8 kJ⋅mol-1 and ΔS0 = 12 ± 1 J⋅mol-1⋅K-1for 1,7-dimetyl uric acid, Ka = 289 ± 1 mol⋅L-1 with ΔH0 = -38 ± 5 kJ ⋅mol-1 and ΔS0 = 9 ± 2 J ⋅mol-1⋅K-1 for 1-methyl uric acid and Ka = 275 ± 1 mol⋅L-1 with ΔH0 = 16 ± 3 kJ ⋅mol-1 and ΔS0 = 6 ± 1J ⋅mol-1⋅K-1 for 1,7-dimethylxanthine at 25 0C. For the deactivation of triplet riboflavin, rate constant were obtained with 3kq = 4,2 x 108 L.mol-1.s-1 para a 1,7-dimethylxanthine, 3kq = 1,0 x 108 L.mol-1.s-1 for 1,7-dimethyl uric acid, and 3kq = 1,4 x 108 L.mol-1.s-1 for 1-methyl uric acid. The methyl esters (methyl oleate, conjugated linoleic acid (CLA), methyl linoleate, methyl linoleate, methyl arachidonate, methyl eicosapentanoate, and methyl docosahexanoate) did not quench the singlet-excited riboflavin. However, the methyl esters were shown to be reactive towards triplet riboflavin with rate constants ranging from 8,4 x 105 a 3,3 x 107 L⋅mol-1 ⋅s-1and depending linearly with the number of bis-allylic hydrogens with exception to CLA.

[EN] UV radiation is able to induce changes in the chemical composition of DNA that have been closely related to skin cancer. Among the most relevant lesions, damage to pyrimidine bases leading to bipyrimidine units (cyclobutane dimers and (6,4) photoproducts) are found. The overall thesis objective is to clarify some of the DNA photoreaction mechanisms. First of all, the influence of C5 substitution on the photophysical properties of 2-thiopyrimidines (2-thiouracil (TU), 5-tert-butyl-2-thiouracil (BTU) and 2-thiothymine (TT)) was determined. The UV spectra displayed showed a maximum around 275 nm and a shoulder at ca. 290 nm. The three 2-thiopyrimidines exhibited a strong phosphorescence emission ET of ca. 307, 304 and 294 kJ/mol for TU, BTU and TT, respectively. Transient absorption spectra displayed after excitation at 308 nm gave rise to a broad band ranging from 500 nm to 700 nm. The triplet lifetime were 70 ns, 1.1 microseconds and 2.3 microseconds, for TU, BTU and TT, respectively. Theoretical calculations at the B3LYP/aug-ccpVDZ/PCM level were also done. Results were agree well with the experimental range of excited state energies and support the pp* nature of the lowest triplet states. Secondly, the influence of steric hindrance on the formation of bipyrimidine lesions was analyzed by introducing a bulky substituent at C5 position of uracil. Thus, the reactivity of 5-tert-butiluracil methyl ester (1c) was compared to its thymine analogue (2c) after BP, xanthone and acetone photosensitization. Benzophenone photoreaction led exclusively to oxetanes while acetone gave rise to uracil-5-tert-butiluracil heterodimers (1e-1 and 1e-2), an acetonyl derivative (1e-3) and to a dehydrogenation photoproduct (1e-4). In the case of xanthone only one oxetane (1f) was observed. However, parallel irradiations performed with 2c, revealed the formation of cyclobutane dimers in all cases. Then, the photochemistry of thymine from its upper np* triplet excited states, through the Norrish-Yang photocyclation was explored. This required design-ing a dyad that consisted of a 5-tert-butiluracil moiety covalently linked by an aliphatic amide to BP chromophore. Benzophenone was chosen as a photo-sensitizer. The multiphotonic excitation of the dyad was performed using a laser beam at high power (40 mJ/pulse) and then the reaction mixture was analyzed by UPLC-MS/MS. The results showed that the Norrish- Yang photo-cyclation was produced by the formation of expected pyrimidone compound. The chemical yield was 0.003%. The last chapter of this thesis addresses the possibility that the photoproduct (6,4) once formed in DNA, could act as an endogenous photosensitizer. This lesion is capable of absorbing light in the UVB-UVA region because of the presence in its structure of the 5-methyl-2-pyrimidone moiety (Pyo). It was irradiated in the presence of DNA to analyze the photoinduced damage in the biomacromolecule. The experiments established that Pyo acts as a photosensi-tizer in DNA. Indeed, photophysical studies conducted with Pyo confirmed that it can participate in energy transfer and oxidative processes Since the photochemical properties of the whole lesion may differ from the isolated chromophore Pyo, the 6,4 PP potential to act as a photosensitizer was also considered. Irradiation of 6,4 PP in the presence of DNA revealed that in fact, it can act as a photosensitizer too, although their photophysical properties are not entirely coincident. Thus, this chapter has served to establish that (6,4) photoproduct can act as a Trojan horse and extend the active fraction of UV radiation, causing the formation of pyrimidine dimers and oxidative damage, making it potentially more dangerous than estimated so far. / [ES] La radiación UV está asociada a la formación de lesiones en el ADN que son el origen del cáncer piel. Las más relevantes son los DCBs y 6,4 PPs. El objetivo general de esta tesis doctoral es esclarecer algunos de los mecanismos de la fotorreacción del ADN. En primer lugar se estableció la influencia de la sustitución en C5 sobre las propiedades fotofísicas de 2-tiopirimidinas (2-tiouracilo (TU), 2-tiotimina (TT) y 5-tert-butiluracilo (BTU)). Los espectros de UV presentaron un máximo sobre 275 nm y un hombro sobre 290 nm. Las tres 2-tiopirimidinas exhibieron una intensa de fosforescencia, de cuyos espectros se determinaron las ET: 307, 304 y 294 kJ/mol para TU, BTU y TT, respectivamente. Los espectros de absorción transitoria obtenidos presentaron una banda desde 500 nm a 700 nm, que se asignó a la absorción triplete-triplete. Los tiempos de vida de triplete fueron de 70 ns, 1.1 microsegundos y 2.3 microsegundos para TU, BTU y TT, respectivamente. Además se realizaron cálculos teóricos B3LYP/aug-cc-pVDC/PCM. Los resultados obtenidos concordaron con los experimentales, respaldando la naturaleza pp* de los estados triplete excitados más bajos. En segundo lugar, se analizó la influencia del impedimento estérico en posición C5 sobre la formación de lesiones bipirimidínicas. Para ello se comparó la reactividad del 5-tert-butiluracilacetato de metilo (1c) con la de su análogo de timina (2c) tras fotosensibilizar con benzofenona, acetona y xantona. La reacción con benzofenona (BP) dio lugar exclusivamente a oxetanos. En el caso de usar acetona como sensibilizador se obtuvieron dímeros mixtos uracilo-5-tert-butiluracilo (1e-1 y 1e-2), el derivado acetonilo (1e-3) y un fotoproducto fruto de la deshidrogenación (1e-4). En el caso de la xantona solo se observó la formación de un único oxetano (1f). Sin embargo, las irradiaciones paralelas llevadas a cabo con 2c, condujeron a la formación de dímeros ciclobutánicos en todos los casos. A continuación se exploró la fotoquímica de la timina desde su estado excitado superior triplete np* a través de la fotorreacción de Norrish-Yang. La estrategia a seguir consistió en poblar dicho estado por transferencia de energía desde un estado excitado triplete superior de un fotosensibilizador adecuado. Para ello se diseñó una diada (1a) formada por el compuesto 5-tert-butiluracilo enlazado mediante una amida alifática al cromóforo benzofenona (BP). Se llevó a cabo la excitación multifónica de 1a con un haz de láser a una potencia elevada (40 mJ/pulso) y la mezcla de reacción se analizó mediante UPLC-MS/MS. Los resultados evidenciaron la formación de la pirimidona esperada tras tener lugar la reacción de Norrish-Yang con un rendimiento químico de formación de fotoproducto del 0.003 %. El último capítulo de la tesis aborda la posibilidad de que el fotoproducto (6,4) una vez formado en el ADN, actúe a su vez como fotosensibilizador endógeno, debido a que esta lesión es capaz de absorber la luz en la región UVB-UVA debido a la presencia en su estructura de 5-metil-2-pirimidona (Pyo). Para ello se sintetizó Pyo y se irradió en presencia de ADN. El análisis de los daños foto-inducidos en la biomacromolécula permitió establecer que Pyo puede ser un fotosensibilizador del ADN. Además, los estudios fotofísicos llevados a cabo con Pyo confirmaron que puede participar tanto en procesos de TE como en procesos oxidativos Este capítulo ha servido para establecer que el propio daño 6,4 PP puede actuar como caballo de Troya y extender la fracción activa de la radiación UV, provocando la formación de dímeros pirimidínicos y daños oxidativos, convirtiéndolo en un daño potencialmente más peligroso de lo estimado hasta la fecha. / [CA] La radiació UV està associada amb la formació de lesions en l'ADN que son l'origen del càncer de pell. Les més rellevants DCBs i 6,4 PPs. L'objectiu general d'aquesta tesi doctoral va ser aclarir alguns dels mecanismes de la fotorreacció de l'ADN. Primer es va establir la influència de la substitució en C5 sobre les propietats fotofísiques de 2-tiopirimidines (2-tiouracil (TU), 2-tiotimina (TT) i 2-tert-butiluracil (BTU)). Els espectres UV registrats presentaren un màxim sobre 275 nm. Les tres 2-tiopirimidines exhibiren una intensa fosforescència, a partir dels espectres de la qual es van determinar les energies dels seus estats excitats triplets: 307, 304 y 294 kJ/mol per TU, BTU i TT, respectivament. Els espectres d'absorció transitòria obtinguts per excitació làser (308 nm) presentaren una banda des de 500 nm a 700 nm. Els temps de vida de triplet van ser 70 ns, 1.1 microsegons i 2.3 microsegons per a TU, BTU i TT, respectivament. A més, es van realitzar càlculs teòrics B3LYP/aug-cc-pVDC/PCM. Els resultats obtinguts van concordar amb els experimentals, recolzant la natura pp* dels estats triplet excitats més baixos. En segon lloc, es va analitzar la influència de l'impediment estèric en posició C5 sobre la formació de lesions bipirimidíniques. Així es va comparar la reactivitat del 5-tert-butiluracilacetat de metil (1c) amb el seu anàleg de timina (2c) al fotosensibilitzar amb benzofenona (BP), acetona i xantona. La reacció amb BP originà exclusivament oxetans. En el cas d'usar acetona com a fotosensibilització es van obtenir dímers mixtes uracil-5-tert-butiluracil (1e-1 i 1e-2), el derivat acetonil (1e-3) i un fotoproducte fruit d' una deshidrogenació (1e-4). En el cas de la xantona, sols es va observar a formació d'un únic oxetà (1f). No obstant, les irradiacions paral·leles dutes a terme amb 2c van conduir a la formació de dímers ciclobutànics en tots els casos. A continuació, es va explorar la fotoquímica de la timina des del seu estat excitat superior triplet np* a través de la fotorreacció de Norrish-Yang. L' estratègia a seguir va consistir a poblar el mencionat estat per transferència d'energia des d'un estat excitat triplet superior d'un fotosensibilitzador adequat. Per dur-ho a terme, es va dissenyar una diada formada pel compost 5-tert-butiluracil, susceptible de sofrir un procés de Norrish-Yang, enllaçat per una amida alifàtica al cromòfor BP. Així, es va dur a terme una excitació multifotònica de la diada amb un fluix de làser a una potencia elevada (40 mJ/pols) i posteriorment la barreja de reacció es va analitzar amb un UPLC-MS/MS. Els resultats evidenciaren la formació de la pirimidona esperada al tenir lloc la reacció de Norrish-Yang amb un rendiment químic de formació de fotoproucte del 0.003 %. En l'últim capítol de la tesi s'aborda la possibilitat de que el fotoproducte (6,4) una vegada format a l'ADN, actue a la vegada com a fotosensibilitzador endogen, ja que aquesta lesió té la capacitat d'absorbir en la regió UVB-UVA per la presència en la seua estructura de 5-metil-2-pirimidona (Pyo). Així, es va sintetitzar Pyo i es va irradiar en presència d'ADN. L'anàlisi de les lesions fotoin-duïdes en la biomacromolécula van permetre establir que Pyo pot ser un foto-sensibilitzador d' ADN. A més, els estudis fotofísics fets amb Pyo van confirmar que pot ser partícep tant en processos de transferència d'energia com en pro-cessos oxidatius. Aquest capitol ha servit per establir que el propi dany 6,4 PP pot actuar com a cavall de Troia i estendre la fracció activa de la radiació UV, provocant la for-mació de dímers pirimidínics i danys oxidatius, convertint-lo en un dany potencialment més perillós d'allò estimat fins la data. / Vendrell Criado, V. (2015). Formación de dímeros pirimidínicos en el estado excitado triplete: Ciclobutanos frente a fotoproductos (6,4) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58614

Espécies carbonílicas tripletes formadas quimicamente no escuro, por exemplo, durante a peroxidação de lipídios, têm reatividade química análoga à de radicais alcoxilas. Aventou-se que tais espécies possam estar implicadas na fisiopatologia de doenças degenerativas (\"estresse carbonílico\"). A pesquisa dos efeitos de espécies tripletes sobre algumas biomoléculas e consequentes respostas biológicas, propostas e pesquisadas no período 1970 - 1990 (hipótese de \"fotoquímica sem luz\" dos Profs. G. Cilento, IQUSP, e Emil H. White, Johns Hopkins University), encontrou empecilhos instrumentais e relativamente poucas propostas foram confirmadas. Com o uso de técnicas de alta resolução, tais como EPR, HPLC e MS, este trabalho teve como objetivo analisar intermediários e produtos de tais processos e estudar mecanismos de reação de acetona triplete, produzida quimicamente pela decomposição térmica de 3,3,4,4-tetrametildioxetano (TMD) ou, enzimaticamente, pela oxidação aeróbica de isobutanal (IBAL), catalisada por peroxidase de raiz forte (HRP), na presença de aminoácidos e proteínas. Este trabalho demonstra a formação de um radical acetila, presumidamente formado da clivagem α de acetona triplete, e um radical terciário centrado em carbono, formado pela abstração de hidrogênio do IBAL. Resultados de espectrometria de massas demonstraram a formação de três diferentes adutos entre o radical terciário de IBAL, com L-Trp. Aventou-se que um dos produtos era resultante de alteração no nitrogênio e os outros no carbono 3, ambos no anel indólico. Observou-se também a formação de produto correspondente ao radical hidroxipropionil com L-Trp. Também se observaram dois produtos de L-Trp típicos de sua oxidação por oxigênio singlete, a formilquinurenina, e um aduto de função álcool. A formação de base de Schiff entre o L-Trp estudado e o IBAL também é apresentada. A formação de oxigênio singlete foi evidenciada indiretamente via EPR utilizando o spin trap TEMP e através de um captador de adição-9,10 (tipo Diels-Alder) em derivado de antraceno. Foram realizados, também, experimentos com precursores de melanina e demonstrou-se a formação de espécies excitadas do ácido 5,6-dihidroxi-indol-2-carboxílico (DHICA) que poderiam explicar a formação de produtos de DNA tipicamente resultantes de reação fotoquímica, mas na ausência de luz. Tais resultados corroboram a reação de espécies tripletes com biomoléculas, possibilitando a compreensão de número significativo de eventos biológicos conhecidos, mas teoricamente \"proibidos\" de ocorrer no estado fundamental, em tecidos não expostos à luz / Electronically excited triplet carbonyl species formed as products of some biochemical reactions, such as lipid peroxidation, behave similarly as alcoxyl radicals. It has long been hypothesized that such excited species could have a role in some diseases (\"carbonyl stress\"). Research of chemical lesions of triplet carbonyls over biomolecules and their biological response took place principally from 1970 to 1990 (the \"photochemistry without light\" hypothesis proposed by Profs. G. Cilento, IQUSP, and Emil H. White, Johns Hopkins University), but it suffered from the lack of required instrumentation, and just few cases of photo(bio)chemistry without light were confirmed. The aim of this work, using high resolution techniques (EPR, HPLC, and MS), is to analyze the reaction products of excited triplet acetone with aminoacid and protein targets. Triplet acetone was produced from the thermal decomposition of 3,3,4,4-tetramethyldioxetane (TMD) or from the aerobic oxidation of isobutanal (IBAL) catalyzed by horseradish peroxidase (HRP). We revealed the generation of acetyl radical, putatively originated from α-cleavage of triplet acetone, and a carbon-centered tertiary radical, proposed as an IBAL radical formed by hydrogen abstraction from IBAL. Mass spectrometry showed production of three adducts from the reaction of IBAL radical with L-Trp, one of them at the nitrogen 1 and the other two at carbon 3 from the amino acid indole ring. Two adducts with m/z correspondent to the reaction between L-Trp (at carbon 3) and a hydroxypropionyl radical, and two products typically formed from singlet oxygen (formylkynurenine and an alcohol L-Trp adduct) were also observed. A Schiff base between L-Trp and IBAL was also observed. Singlet oxygen production from triplet-triplet energy transfer from excited acetone to ground state molecular oxygen was indirectly showed by EPR spin trapping with TEMP, and by MS using the anthracene derivative EAS to trap (9,10-cycloaddition) of 18O2 (1Δg). Other data reported here include the demonstration of excited species formed when DHICA, a melanin precursor, was oxidized. These results might explain the generation of DNA photochemical products (thymine dimers) in the absence of light. Altogether, we collect strong and significant evidence in this thesis that corroborate the reactivity of triplet excited species with a couple of biomolecules, providing insights over some reportedly known molecular events that are theoretically forbidden to occur in the ground state but happen in tissues non-exposed to light

Espécies carbonílicas tripletes formadas quimicamente no escuro, por exemplo, durante a peroxidação de lipídios, têm reatividade química análoga à de radicais alcoxilas. Aventou-se que tais espécies possam estar implicadas na fisiopatologia de doenças degenerativas (\"estresse carbonílico\"). A pesquisa dos efeitos de espécies tripletes sobre algumas biomoléculas e consequentes respostas biológicas, propostas e pesquisadas no período 1970 - 1990 (hipótese de \"fotoquímica sem luz\" dos Profs. G. Cilento, IQUSP, e Emil H. White, Johns Hopkins University), encontrou empecilhos instrumentais e relativamente poucas propostas foram confirmadas. Com o uso de técnicas de alta resolução, tais como EPR, HPLC e MS, este trabalho teve como objetivo analisar intermediários e produtos de tais processos e estudar mecanismos de reação de acetona triplete, produzida quimicamente pela decomposição térmica de 3,3,4,4-tetrametildioxetano (TMD) ou, enzimaticamente, pela oxidação aeróbica de isobutanal (IBAL), catalisada por peroxidase de raiz forte (HRP), na presença de aminoácidos e proteínas. Este trabalho demonstra a formação de um radical acetila, presumidamente formado da clivagem α de acetona triplete, e um radical terciário centrado em carbono, formado pela abstração de hidrogênio do IBAL. Resultados de espectrometria de massas demonstraram a formação de três diferentes adutos entre o radical terciário de IBAL, com L-Trp. Aventou-se que um dos produtos era resultante de alteração no nitrogênio e os outros no carbono 3, ambos no anel indólico. Observou-se também a formação de produto correspondente ao radical hidroxipropionil com L-Trp. Também se observaram dois produtos de L-Trp típicos de sua oxidação por oxigênio singlete, a formilquinurenina, e um aduto de função álcool. A formação de base de Schiff entre o L-Trp estudado e o IBAL também é apresentada. A formação de oxigênio singlete foi evidenciada indiretamente via EPR utilizando o spin trap TEMP e através de um captador de adição-9,10 (tipo Diels-Alder) em derivado de antraceno. Foram realizados, também, experimentos com precursores de melanina e demonstrou-se a formação de espécies excitadas do ácido 5,6-dihidroxi-indol-2-carboxílico (DHICA) que poderiam explicar a formação de produtos de DNA tipicamente resultantes de reação fotoquímica, mas na ausência de luz. Tais resultados corroboram a reação de espécies tripletes com biomoléculas, possibilitando a compreensão de número significativo de eventos biológicos conhecidos, mas teoricamente \"proibidos\" de ocorrer no estado fundamental, em tecidos não expostos à luz / Electronically excited triplet carbonyl species formed as products of some biochemical reactions, such as lipid peroxidation, behave similarly as alcoxyl radicals. It has long been hypothesized that such excited species could have a role in some diseases (\"carbonyl stress\"). Research of chemical lesions of triplet carbonyls over biomolecules and their biological response took place principally from 1970 to 1990 (the \"photochemistry without light\" hypothesis proposed by Profs. G. Cilento, IQUSP, and Emil H. White, Johns Hopkins University), but it suffered from the lack of required instrumentation, and just few cases of photo(bio)chemistry without light were confirmed. The aim of this work, using high resolution techniques (EPR, HPLC, and MS), is to analyze the reaction products of excited triplet acetone with aminoacid and protein targets. Triplet acetone was produced from the thermal decomposition of 3,3,4,4-tetramethyldioxetane (TMD) or from the aerobic oxidation of isobutanal (IBAL) catalyzed by horseradish peroxidase (HRP). We revealed the generation of acetyl radical, putatively originated from α-cleavage of triplet acetone, and a carbon-centered tertiary radical, proposed as an IBAL radical formed by hydrogen abstraction from IBAL. Mass spectrometry showed production of three adducts from the reaction of IBAL radical with L-Trp, one of them at the nitrogen 1 and the other two at carbon 3 from the amino acid indole ring. Two adducts with m/z correspondent to the reaction between L-Trp (at carbon 3) and a hydroxypropionyl radical, and two products typically formed from singlet oxygen (formylkynurenine and an alcohol L-Trp adduct) were also observed. A Schiff base between L-Trp and IBAL was also observed. Singlet oxygen production from triplet-triplet energy transfer from excited acetone to ground state molecular oxygen was indirectly showed by EPR spin trapping with TEMP, and by MS using the anthracene derivative EAS to trap (9,10-cycloaddition) of 18O2 (1Δg). Other data reported here include the demonstration of excited species formed when DHICA, a melanin precursor, was oxidized. These results might explain the generation of DNA photochemical products (thymine dimers) in the absence of light. Altogether, we collect strong and significant evidence in this thesis that corroborate the reactivity of triplet excited species with a couple of biomolecules, providing insights over some reportedly known molecular events that are theoretically forbidden to occur in the ground state but happen in tissues non-exposed to light