Научная статья на тему 'КООРДИНАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОПОРФИРИНОВ С АЗОТСОДЕРЖАЩИМИ ЛИГАНДАМИ КАК МЕТОД РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ ИЗОПОРФИРИНАТОВ МЕТАЛЛОВ'

КООРДИНАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОПОРФИРИНОВ С АЗОТСОДЕРЖАЩИМИ ЛИГАНДАМИ КАК МЕТОД РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ ИЗОПОРФИРИНАТОВ МЕТАЛЛОВ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
34
12
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МЕТАЛЛОПОРФИРИНЫ / ИЗОПОРФИРИНАТ ЦИНКА / ПЕРОКСИД БЕНЗОИЛА / ЭКСТРАКООРДИНАЦИЯ / АЗОТСОДЕРЖАЩИЙ ЛИГАНД / КИНЕТИКА

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Матис Мария Евгеньевна, Шмырова Анастасия Александровна, Малых Ульяна Васильевна, Подшивалова Ирина Михайловна, Агеева Татьяна Арсеньевна

Представленная работа посвящена изучению возможности использования координационного взаимодействия мезо-тетрафенилпорфирината цинка с азотсодержащими лигандами (пиридином, имидазолом, 2-метилимидазолом) в качестве метода регулирования процесса образования соответствующих изопорфиринатов под действием пероксида бензоила в хлороформе. Исследования выполнены в два этапа. На первом этапе были получены экстракомплексы указанных лигандов с мезо-тетрафенилпорфиринатом цинка в растворе. Экстракоординация 2-метилимидазола порфиринатом цинка в хлороформе была изучена впервые. В статье приведены константа устойчивости экстракомплекса и термодинамические параметры процесса. На основании литературных данных и полученных результатов эксперимента был установлен ряд устойчивости экстракомплексов мезо-тетрафенилпорфирината цинка в хлороформе: ZnТРР(Im) > ZnТРP(2-MeIm) > ZnТРP(Py). Исследования взаимодействия полученных экстракомплексов с избытком пероксида бензоила в хлороформе на втором этапе работы показали, что образование соответствующих изопорфиринатов возможно только с ZnТРP(Py), причем, этот процесс протекает медленнее, чем с ZnTPP. В ходе взаимодействия наблюдались характерные изменения в электронных спектрах поглощения: уменьшение полос поглощения в видимой области и рост полос поглощения в ближней ИК области спектра. Отмечено, что при образовании изопорфирината ZnТРP(Py) происходит батохромный сдвиг полос поглощения в электронных спектрах поглощения на 1-4 нм по сравнению с изопорфиринатом ZnТРP. Установлено, что чем устойчивее экстракомплекс металлопорфирина, тем ниже вероятность образования изопорфирината металла. Показано, что введение координирующих добавок в систему «металлопорфирин - пероксид бензоила» дает возможность регулировать направление и скорость процесса образования изопорфиринатов металлов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Матис Мария Евгеньевна, Шмырова Анастасия Александровна, Малых Ульяна Васильевна, Подшивалова Ирина Михайловна, Агеева Татьяна Арсеньевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

COORDINATION INTERACTION OF METALLOPORPHYRINS WITH NITROGEN-CONTAINING LIGANDS AS A METHOD FOR REGULATING THE FORMATION OF METAL ISOPORPHYRINATES

The presented work is devoted to the study the possibility of using the nitrogen-containing ligands (pyridine, imidazole, 2-methylimidazole) coordination by zinc meso-tetraphenylporphyrinate as a method for regulating the formation of corresponding isoporphyrinates under the action of benzoyl peroxide in chloroform. The research was carried out in two stages. At the first stage, extra complexes of these ligands with zinc meso-tetraphenylporphyrinate in solution were obtained. The extracoordination of 2-methylimidazole with zinc porphyrinate in chloroform was studied for the first time. The extra complex stability constant and the thermodynamic parameters of the process were presented in this article. The stability range of zinc meso-tetraphenylporphyrinate extra complexes in chloroform based on the literature data and the experimental results was established: ZnTPP(Im) > ZnTPP(2-MeIm) > ZnTPP(Py). Studies of the interaction of the obtained extracomplexes with an excess of benzoyl peroxide in chloroform at the second stage of the work showed that the formation of the corresponding isoporphyrinates is possible only with ZnTPP(Py), and this process proceeds slower than with ZnTPP. During the interaction, characteristic changes in the electronic absorption spectra were observed: a decrease in the absorption bands in the visible region and an increase in the absorption bands in the near-IR region of the spectrum. It is noted that during the formation of ZnTPP isoporphyrinate(Py), a bathochromic shift of the absorption bands in the electronic absorption spectra occurs by 1-4 nm compared to ZnTPP isoporphyrinate. It was found that the more stable metalloporphyrin extra complex, the lower the probability of the formation of metal isoporphyrinate. It is shown that the introduction of coordinating additives into the "metalloporphyrin-benzoyl peroxide" system makes it possible to regulate the direction and rate of the formation of metal isoporphyrinates.

Текст научной работы на тему «КООРДИНАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОПОРФИРИНОВ С АЗОТСОДЕРЖАЩИМИ ЛИГАНДАМИ КАК МЕТОД РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ ИЗОПОРФИРИНАТОВ МЕТАЛЛОВ»

DOI: 10.6060/ivkkt.20216410.6489 УДК: 547.979.733; 544.42.032

КООРДИНАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОПОРФИРИНОВ С АЗОТСОДЕРЖАЩИМИ ЛИГАНДАМИ КАК МЕТОД РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ ИЗОПОРФИРИНАТОВ МЕТАЛЛОВ

М.Е. Матис, А.А. Шмырова, У.В. Малых, И.М. Подшивалова, Т.А. Агеева

Мария Евгеньевна Матис *, Анастасия Александровна Шмырова, Ульяна Васильевна Малых, Ирина Михайловна Подшивалова, Татьяна Арсеньевна Агеева

Кафедра Химии и технологии высокомолекулярных соединений, Ивановский государственный химико-технологический университет, Шереметевский проспект, д. 7, г. Иваново, Российская Федерация, 153000 E-mail: mega2010@mail.ru *, tageeva@isuct.ru

Представленная работа посвящена изучению возможности использования координационного взаимодействия мезо-тетрафенилпорфирината цинка с азотсодержащими ли-гандами (пиридином, имидазолом, 2-метилимидазолом) в качестве метода регулирования процесса образования соответствующих изопорфиринатов под действием пероксида бензо-ила в хлороформе. Исследования выполнены в два этапа. На первом этапе были получены экстракомплексы указанных лигандов с мезо-тетрафенилпорфиринатом цинка в растворе. Экстракоординация 2-метилимидазола порфиринатом цинка в хлороформе была изучена впервые. В статье приведены константа устойчивости экстракомплекса и термодинамические параметры процесса. На основании литературных данных и полученных результатов эксперимента был установлен ряд устойчивости экстракомплексов мезо-тетрафенилпор-фирината цинка в хлороформе: ZnTPP(Im) > ZnTPP(2-MeIm) > ZnTPP(Py). Исследования взаимодействия полученных экстракомплексов с избытком пероксида бензоила в хлороформе на втором этапе работы показали, что образование соответствующих изопорфиринатов возможно только с ZnTPP(Py), причем, этот процесс протекает медленнее, чем с ZnTPP. В ходе взаимодействия наблюдались характерные изменения в электронных спектрах поглощения: уменьшение полос поглощения в видимой области и рост полос поглощения в ближней ИК области спектра. Отмечено, что при образовании изопорфирината ZnTPP(Py) происходит батохромный сдвиг полос поглощения в электронных спектрах поглощения на 1-4 нм по сравнению с изопорфиринатом ZnTPP. Установлено, что чем устойчивее экстракомплекс металлопорфирина, тем ниже вероятность образования изопорфирината металла. Показано, что введение координирующих добавок в систему «металлопорфирин - пероксид бензо-ила» дает возможность регулировать направление и скорость процесса образования изопорфиринатов металлов.

Ключевые слова: металлопорфирины, изопорфиринат цинка, пероксид бензоила, экстракоординация, азотсодержащий лиганд, кинетика

COORDINATION INTERACTION OF METALLOPORPHYRINS WITH NITROGEN-CONTAINING LIGANDS AS A METHOD FOR REGULATING THE FORMATION OF METAL ISOPORPHYRINATES

M.E. Matis, A.A. Shmyrova, U.V. Malykh, I.M. Podshivalova, T.A. Ageeva

Maria E. Matis*, Anastasia A. Shmyrova, Ulyana V. Malykh, Irina M. Podshivalova, Tatyana A. Ageeva Department of Chemistry and Technology of High-Molecular Compounds, Ivanovo State University of Chemical Technology, Sheremetevskiy ave., 7, Ivanovo, 153000, Russia E-mail: mega2010@mail.ru *, tageeva@isuct.ru

The presented work is devoted to the study the possibility of using the nitrogen-containing ligands (pyridine, imidazole, 2-methylimidazole) coordination by zinc meso-tetraphenylporphy-rinate as a methodfor regulating the formation of corresponding isoporphyrinates under the action of benzoyl peroxide in chloroform. The research was carried out in two stages. At the first stage, extra complexes of these ligands with zinc meso-tetraphenylporphyrinate in solution were obtained. The extracoordination of 2-methylimidazole with zinc porphyrinate in chloroform was studied for the first time. The extra complex stability constant and the thermodynamic parameters of the process were presented in this article. The stability range of zinc meso-tetraphenylporphyrinate extra complexes in chloroform based on the literature data and the experimental results was established: ZnTPP(Im) > ZnTPP(2-MeIm) > ZnTPP(Py). Studies of the interaction of the obtained extracomplexes with an excess of benzoyl peroxide in chloroform at the second stage of the work showed that the formation of the corresponding isoporphyrinates is possible only with ZnTPP(Py), and this process proceeds slower than with ZnTPP. During the interaction, characteristic changes in the electronic absorption spectra were observed: a decrease in the absorption bands in the visible region and an increase in the absorption bands in the near-IR region of the spectrum. It is noted that during the formation of ZnTPP isoporphyrinate(Py), a bathochromic shift of the absorption bands in the electronic absorption spectra occurs by 1-4 nm compared to ZnTPP isoporphyrinate. It was found that the more stable metalloporphyrin extra complex, the lower the probability of the formation of metal isoporphyrinate. It is shown that the introduction of coordinating additives into the "metalloporphyrin-benzoyl peroxide" system makes it possible to regulate the direction and rate of the formation of metal isoporphyrinates.

Key words: metalloporphyrins, zinc isoporphyrinate, benzoyl peroxide, extracoordination, nitrogen-containing ligand, kinetics

Для цитирования:

Матис М.Е., Шмырова А.А., Малых У.В., Подшивалова И.М., Агеева Т.А. Координационное взаимодействие ме-таллопорфиринов с азотсодержащими лигандами как метод регулирования процесса образования изопорфиринатов металлов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2021. Т. 64. Вып. 10. С. 132-138

For citation:

Matis M.E., Shmyrova A.A., Malykh U.V., Podshivalova I.M., Ageeva T.A. Coordination interaction of metalloporphyrins with nitrogen-containing ligands as a method for regulating the formation of metal isoporphyrinates. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 10. P. 132-138

ВВЕДЕНИЕ

Изопорфиринаты - таутомеры порфири-нов, в которых нарушено макрогетероциклическое сопряжение [1, 2]. Эта форма макрогетероцикличе-ских соединений может образовываться в ходе протекания биологически важных процессов, например, при разложении гема [3]. Следует отметить, что при моделировании природных процессов с участием металлопорфиринов существенную роль играют и их координационные взаимодействия с молекулами биологической среды [4]. Характерной особенностью изопорфиринатов металлов является их интенсивное поглощение в ближней ИК-области, что делает эти соединения потенциально интересными объектами в качестве фотосенсибилизаторов [1, 5]. Кроме того, подобные соединения находят применение в органическом синтезе, создании функциональных материалов [6, 7]. Существует несколько методов синтеза изопорфиринов: электрохимическое, химическое окисление, синтез

путем взаимодействия солей 6-билена с а-дикето-нами [8]. Было показано, что одним из эффективных способов их получения является взаимодействие металлопорфиринов с органическими перок-сидами [1, 9, 10]. Изопорфиринаты кобальта могут образовываться при радикальной полимеризации виниловых мономеров в присутствии инициирующих систем «металлопорфирин - органический пе-роксид» [11]. При синтезе порфиринсодержащих полимеров подобные соединения могут быть нежелательным побочным продуктом, что ограничивает применение пероксида бензоила в качестве инициатора радикальной полимеризации [12]. Установлено, что образование изопорфиринатов цинка и кобальта наблюдается также при введении металлопорфиринов в пленки из полиметилметак-рилата и полистирола, если в составе полимера содержится остаточный инициатор полимеризации. [13]. Однако до сих пор детально не установлены способы регулирования данного процесса.

Цель настоящей работы - исследование особенностей образования изопорфиринатов металлов при взаимодействии тетрафенилпорфири-ната цинка с пероксидом бензоила в присутствии координирующих азотсодержащих добавок в растворе. Полученные закономерности позволят регулировать процесс образования металлоизопорфи-ринов в растворах и полимерной матрице и контролировать состав получаемых полимерных функциональных материалов на основе макрогетероцик-лических соединений.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Объекты исследования В качестве объектов исследования были выбраны: мезо-тетрафенилпорфиринат цинка и пе-роксид бензоила, так как основные закономерности их взаимодействия в растворе детально изучены [10]. В качестве азотсодержащих координирующих добавок использованы имидазол, 2-мети-лимидазол и пиридин. Структурные формулы соединений представлены в табл. 1.

Таблица1

Объекты исследования Table 1. Research objects

Мгзо-тетрафенилпорфиринат цинка(П) (ZnTPP)

Пероксид бензоила (ПБ)

Имидазол (Im)

сн.

2 -Метилимидазо л (2-MeIm)

Пиридин

(Py)

Подготовка объектов исследования

Мезо-тетрафенилпорфиринат цинка был синтезирован и хроматографически очищен по методике, приведенной в [14]. Чистоту металлопорфи-рина контролировали по электронным спектрам поглощения.

Пероксид бензоила, хлороформ, пиридин были подготовлены к работе по стандартной методике [15], имидазол, 2-метилимидазол использовали без дополнительной очистки.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Эксперимент состоял из двух этапов.

На первом этапе были получены экстракомплексы ZnTPP с 2-MeIm и Py в хлороформе согласно [16]. Процессы контролировали по изменению электронных спектров поглощения образующихся экстракомплексов ZnTPP с М, 2-MeIm и Py.

Несмотря на многочисленные работы, посвященные изучению закономерностей образования экстракомплексов металлопорфиринов с азотсодержащими соединениями [17-23], только в [24, 25] приведены параметры образования экстракомплексов ZnTPP с ^ и Py в хлороформе. Экстракоординация 2-метилимидазола мезо-тетрафенилпорфири-натом цинка в хлороформе была изучена впервые.

Реакцию: ZnTPP + ^ 2пТРР(2-

MeIm)n проводили в хлороформе в интервале температур от 25 °С до 45 °С. Методика эксперимента

и расчет констант равновесия (устойчивости) аксиальных комплексов выполнен по аналогии с [16, 20, 23]. В работе использовались растворы метал-лопорфирина с концентрацией: CZnTPP = 5 10-5 моль/л, растворы 2-метилимидазола: C2-MIm = 0-110-5 моль/л. Измерения оптической плотности для серии растворов при постоянной концентрации порфири-ната цинка и различных концентрациях основания выполняли на рабочей длине волны 550 при 298318 К в кварцевых кюветах толщиной 1 см на спектрофотометре Shimadzu UV-3600 Plus. Константы устойчивости полученных экстракомплексов приведены в табл. 2.

На втором этапе работы было проведено исследование взаимодействия полученных экстракомплексов ZnTPP(Im), ZnTPP(2-MeIm) и ZnTPP(Py) с пероксидом бензоила в хлороформе в интервале температур 25 °С до 45 °С аналогично методике [10]. К полученному экстракомплексу порфири-ната цинка концентрацией 5 10-5 моль/л добавляли 5-10-кратный избыток пероксида бензоила в хлороформе и фиксировали характерные изменения электронных спектров поглощения (рис. 1, 2). Поскольку процесс протекает во времени, была исследована кинетика реакции образования изопорфи-ринатов цинка, полученные кинетические параметры приведены в табл. 3.

Погрешности расчетов не превышали 5%.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

На первом этапе исследований проводили спектральный контроль образования экстракомплексов мезо-тетрафенилпорфирината цинка в растворе. Реакция экстракоординации 2-Ме1т с 2пТРР проходит практически мгновенно и сопровождается изменением интенсивности и батохром-ным сдвигом основных полос поглощения ЭСП ме-таллопорфирина (рис. 1). Количество координируемых металлопорфирином экстралигандов (п) определяли из линейной зависимости ^(Ао-Ар/Ар-Аш) от ^Сь [20] по тангенсу угла наклона. Установлено, что при экстракоординации 2-метилимида-зола мезо-тетрафенилпорфиринатом цинка в пределах ошибки п = 1, и тип молекулярных комплексов порфирината цинка имеет вид: 2пТРР(2-Ме!т).

А 0,80,70,60,50,40,30,20,1 -

550 I 565

604 t

0,0

450

500

550

600

650

700

X, нм

Таблица 2

Константа устойчивости (Ку) и термодинамические параметры (AH°, AS°) образования молекулярных комплексов ZnTPP с азотсодержащими экстрали-гандами в хлороформе Table 2. Stability constant (Ky) and thermodynamic parameters (AH°, AS°) of the formation of ZnTPP molecular complexes with nitrogen-containing extra ligands in chloroform

Азотсодержащий лиганд Д1, нм Ky-10-3, л/моль ДН°, кДж/моль ДS°, Дж/(моль-К)

I II

Имидазол [18] 18,3 20,9 10,85±0,21 -16,26±0,07 22,3±0,21

2-метили-мидазол 15 14 5,02±0,31 -17,33±0,15 12,66±0,14

Пиридин [19] 18,2 15,0 3,5±0,15 -17,29±0,17 8,9±0,6

2,0 "1

1,8-

1,6- 551 Л 559

1,4- \

1,2- \ /2

1,0- I

0,8- 593 600

0,6-

0,4-

0,2-

0,0- ! , !

864

781

500

600

900

Рис. 1. Изменение ЭСП ZnTPP при его взаимодействии с 2-ме-тилимидазолом (CznTPP = 5 ■ 10-5 моль/л; Слиганда= 0-1 ■ 10-5 моль/л;

Т = 298 К)

Fig. 1. Changing of electronic absorption spectra of ZnTPP during its interaction with 2-methylimidazole (CznTPP = 5 10-5 mol/l;

Ciigand = 0-110-5 mol/l; T = 298 K)

Константы устойчивости и термодинамические параметры образования молекулярных комплексов ZnTPP с азотсодержащими экстралиган-дами в хлороформе представлены в табл. 2.

Анализ данных таблицы позволяет отметить уменьшение устойчивости молекулярных комплексов в ряду:

ZnTPP(Im) > ZnTPP(2-MeIm) > ZnTPP(Py).

Второй этап исследования заключался в оценке влияния процесса экстракоординации на образование изопорфиринов.

При добавлении избытка пероксида бензо-ила к экстракомплексу ZnTPP(Py) в хлороформе в течение времени наблюдались спектральные изменения, представленные на рис. 2.

700 800 X, нм

Рис. 2. ЭСП: 1 - ZnTPP в CHCb (5 ■ 10-5 моль/л); 2 - ZnTPP + Py (1,25 10-3 моль/л) в CHCI3; 3 - ZnTPP(Py) в CHCI3 с добавлением ПБ (5,210-4 моль/л) через 3 ч 40 мин, температура 298 К Fig. 2. Electronic absorption spectra: 1 - ZnTPP in CHCI3 (510-5 mol/l); 2 - ZnTPP + Py (1.2510-3 mol/l) in CHCI3; 3 - ZnTPP(Py) in CHCl3 with the addition of PB (5.210-4 mol/l) after 3 h and 40 m, the temperature is 298 K

Электронные спектры поглощения, представленные на рис. 2, показывают, что при добавлении пиридина к порфиринату цинка происходит характерное смещение полосы поглощения метал-лопорфирина в видимой части спектра с 551 нм на 559 нм, характерное для образования экстракомплекса ZnTPP(Py) [16, 17]. При добавлении избытка пероксида бензоила к этому экстракомплексу происходит постепенное уменьшение полос поглощения в видимой области и рост полос поглощения в ближней ИК-области, что соответствует образованию изопорфирина [1, 5]. Процесс протекает во времени, поэтому была рассчитана константа скорости реакции в соответствии с методикой [10]

А

3

(табл. 3). Очевидно, что константа скорости образования изопорфирината ZnTPP(Py) ниже, чем изо-порфирината ZnTPP. Следует отметить, что введение в систему 500-кратного и более избытка пиридина по отношению к металлопорфирину приводит к значительному замедлению процесса образования изопорфирина - время реакции увеличивается до нескольких суток.

Добавление 2-метилимидазола и имидазола в инициирующую систему ZnTPP - ПБ значительно замедляет процесс образования изопорфи-рината цинка - какие-либо спектральные изменения можно зафиксировать только спустя 2 сут. В условиях данного эксперимента рассчитать кинетические параметры процесса образования изопор-фирината невозможно.

Таблица 3

Эффективные константы скорости реакции образования изопорфиринатов цинка в хлороформе, T = 298 K Table 3. Effective rate constants of the reaction of the zinc

Экспериментально установлено, что природа координирующих добавок значительно влияет на образование изопорфиринов. Чем выше устойчивость экстракомплексов, тем ниже вероятность образования изопорфиринатов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Bhuyan J. Metalloisoporphyrins: from synthesis to applications. Dalton Trans. 2015. V. 44. N 36. P. 15742-15756. doi:10.1039/c5dt01544h.

2. Bhuyan J. Nucleophilic ring-opening of iron(III)-hydroxy-isoporphyrin. Dalton Trans. 2016. V. 45(6). Р. 2694-2699. DOI:10.1039/c5dt03905c.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3. Garcia-Bosch I., Sharma S.K., Karlin K.D. A Selective Stepwise Heme Oxygenase Model System: An Iron(IV)-Oxo Porphyrin п-Cation Radical Leads to a Verdoheme-Type Compound via an Isoporphyrin Intermediate. J. Amer. Chem. Soc. 2013. V. 135(44). Р. 16248-16251. DÜL10.1021/ja405739m.

4. Ehudin M.A., Senft L., Franke A., IvanoviC-Burmazovic I., Karlin K.D. Formation and Reactivity of New Isopor-phyrins: Implications for Understanding the Tyr-His CrossLink Cofactor Biogenesis in Cytochrome c Oxidase. J. Amer. Chem. Soc. 2019. V. 141(27). P. 10632-10643. DOI:10.1021/jacs.9b01791.

5. Mwakwari S.C., Wang H., Jensen T.J. Syntheses, properties and cellular studies of metalloisoporphyrins. J. Porphy-rins Phthalocyanines. 2011. V. 15. P. 918-929. DOI: 10.1142/S108842461100380X.

ВЫВОДЫ

Обобщение полученных экспериментальных данных позволяет сделать следующие выводы.

Основываясь на результатах изучения процесса экстракоординации 2-метилимидазола мезо-тетрафенилпорфиринатом цинка в хлороформе, можно расположить молекулярные комплексы по уменьшению устойчивости в ряд: ZnTPP(Im) > >ZnTPP(2-MeIm) > ZnTPP(Py).

Дальнейшее изучение процесса образования изопорфиринатов цинка путем взаимодействия экстракомплексов с избытком пероксида показало, что чем устойчивее экстракомплекс, тем ниже скорость образования изопорфиринатов.

Таким образом, введение координирующих добавок можно использовать в качестве регулятора процесса образования изопорфиринатов металлов.

Работа выполнена в рамках Государственного задания (проект № FZZW-2020-0008). Исследование проведено с использованием ресурсов Центра коллективного пользования научным оборудованием ИГХТУ (при поддержке Минобрнауки России, соглашение № 075-15-2021-671).

The study was carried out within the framework of the State Task (project No. FZZW-2020-0008). The study was carried out using the resources of the Center for Shared Use of Scientific Equipment of the ISUCT (with the support of the Ministry of Science and Higher Education of Russia, grant No. 075-15-2021-671).

REFERENCES

1. Bhuyan J. Metalloisoporphyrins: from synthesis to applications. Dalton Trans. 2015. V. 44. N 36. P. 15742-15756. DOI:10.1039/c5dt01544h.

2. Bhuyan J. Nucleophilic ring-opening of iron(III)-hydroxy-isoporphyrin. Dalton Trans. 2016. V. 45. N. 6. P. 2694-2699. DOI:10.1039/c5dt03905c.

3. Garcia-Bosch L, Sharma S.K., Karlin K.D. A Selective Stepwise Heme Oxygenase Model System: An Iron(IV)-Oxo Porphyrin n-Cation Radical Leads to a Verdoheme-Type Compound via an Isoporphyrin Intermediate. J. Amer. Chem. Soc. 2013. V. 135. N. 44. P. 16248-16251. DOI:10.1021/ ja405739m.

4. Ehudin M.A., Senft L., Franke A., Ivanovic-Burmazovic L, Karlin K.D. Formation and Reactivity of New Isoporphy-rins: Implications for Understanding the Tyr-His Cross-Link Cofactor Biogenesis in Cytochrome c Oxidase. J. Amer. Chem. Soc. 2019. V. 141. N. 27. P. 10632-10643. DOI:10.1021/jacs.9b01791.

5. Mwakwari S.C., Wang H., Jensen T.J.M. Syntheses, properties and cellular studies of metalloisoporphyrins. J. Por-phyrins Phthalocyanines. 2011. V. 15. P. 918-929. DOI: 10.1142/S108842461100380X.

isoporphyrinates formation in chloroform, T = 298 K

Соединение Положение полос Кэф-104, моль-1/л

isoZnTPP [5] 780 нм, 860 нм 4,3±0,06

iso(Py)ZnTPP 781 нм, 864 нм 3,69±0,15

iso(Im)ZnTPP - -

iso(2MeIm)ZnTPP - -

6. Boudiaf M., Liang Yi., Lamare R., Weiss J., Ibrahim H., Goldmann M., Bentouhami E., Badets V., Choua S., Le Breton N., Bonnefont A., Ruhlmann L. Stable isoporphyrin copolymer: Electrochemical mechanism and behavior and photovoltaic properties. ElectrochimicaActa. 2019. V. 309. P. 432-449. DOI: 10.1016/j.electacta.2019.04.050.

7. Койфман O-И., AreeBa T.A., Белецкая И.П., Аверин

A. Д., Якушев A.A., Томилова Л.Г., Дубинина T.B., Ци-вадзе АЮ., Горбунова Ю.Г., Мартынов А.Г., Кона-рев Д.В., Хасанов С. С., Любовская Р.Н., Ломова Т.Н., Королев В.В., Зенькевич Э.И., Блаудек T., фон Борцис-ковски К., Цан Д.Р.Т., Миронов A-Ф., Брагина Н.А., Ежов A.B., Жданова K.A., Стужин П.А., Пахомов Г.Л., Русакова Н.В., Семенишин Н.Н., Смола С. С., Парфенюк

B.И., Вашурин A.C, Макаров С.В., Деревеньков И.А., Мамардашвили Н.Ж., Куртикян Т. С., Мартиросян Г.Г., Бурмистров В.А., Александрийский В.В., Новиков И.В., Притьмов Д. А., Грин М.А., Суворов Н.В., Цыганков A.A., Фёдоров АЮ., Кузьмина Н.С., Нючев А.В., Отвагин В.Ф., Кустов A.B., Белых Д.В., Березин Д.Б., Соловьёва А.Б., Тимашев П.С., Милаева E.P., Грачёва Ю.А., Додо-хова M.A., Сафроненко A.B, Шпаковский Д.Б., Сырбу

C.А., Губарев Ю.А., Киселёв A.H., Койфман M.O., Лебедева Н.Ш., Юрина Е.С. Макрогетероциклические соединения - ключевое звено в создании новых функциональных материалов и молекулярных устройств. Макрогетеро-циклы. 2020. 13(4). С. 311-467. DOI: 10.6060/mhc200814k.

8. Mwakwari C., Fronczek F.R., Smith K.M. b-Bilene to a,c-biladiene transformation during syntheses of isoporphyrins and porphyrins. Chem. Comm. 2007. V. 22. P. 2258-2260. D0I:10.1039/b705182d.

9. Takeda Y., Takahara Sh., Kobayashi Y. Isoporphyrins. Near-Infrared dyes with noticeable photochemical and redox properties. Chem. Lett. 1990. P. 2103-2106.

10. Глазкова М.Е., Агеева Т.А., Николаева О.И., Румянцева Ю.В., Койфман О.И. Взаимодействие цинкового комплекса мезо-тетрафенилпорфирина с органическими пероксидами в растворе. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2011. Т. 54. № 3. С. 104-108.

11. Glazkova M.E., Ageeva T.A., Alexandriyskiy V.V., Koif-man O.I. Formation of Initiating Systems on the Basis of Cobalt Porphyrins and Benzoyl Peroxide in Chloroform and Methyl Methacrylate. Macroheterocycles. 2011. V. 4. N. 1. P. 22-25.

12. Николаева О.И., Кандагалова Э.Р., Агеева Т.А. Синтез и исследование сополимеров глицидилметакрилата и медного комплекса метилфеофорбида "а" в растворе. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2020. Т. 63. Вып. 11. С. 41-48. DOI: 10.6060/ivkkt.20206311.6308.

13. Глазкова М.Е., Петрова М.В., Родина Ю.С., Родина С.С., Агеева Т.А. Спектральные свойства мезо-тетрафе-нилпорфиринатов цинка и кобальта в полимерных пленках. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2020. Т. 63. Вып. 10. С. 110-116. DOI: 10.6060/ivkkt.20206310.6301.

14. Лебедева Н.Ш., Вьюгин А.И., Павлычева Н.А. Термодинамика комплексообразования цинк(П)тетрафенил-порфирина с аминами. Журнал физ. химии. 2004. Т. 78. № 1.С. 5-8.

15. Тороповцева А.М., Белогородская К.В., Бондаренко

В.М. Лабораторный практикум по химии и технологии высокомолекулярных соединений. Под ред. Проф. А. Ф. Николаева. Л.: «Химия». 1972. 416 c.

16. Королева Т.А., Койфман О.И., Березин Б.Д. Термодинамика и спектроскопия экстракоординации имидазола и этанола на цинк-порфиринах. Координационная химия. 1981. Т. 7. № 11. С. 1642-1647.

6. Boudiaf M., Liang Yi., Lamare R, Weiss J., Ibrahim H., Goldmann M., Bentouhami E., Badets V., Choua S., Le Breton N., Bonnefont A., Ruhlmann L. Stable isoporphyrin copolymer: Electrochemical mechanism and behavior and photovoltaic properties. Electrochimica Acta. 2019. V. 309. P. 432-449. DOI: 10.1016/j.electacta.2019.04.050.

7. Koifman O.I., Ageeva T.A., Beletskaya I.P., Averin A.D., Yakushev A.A., Tomilova L.G., Du-binina T.V., Tsivadze A.Yu., Gorbunova Yu.G., Martynov A.G., Konarev D.V., Khasanov S.S., Lyubovskaya R.N., Lomova T.N., Korolev V.V., Zenkevich E.I., Blaudeck Th., von Bor-czyskowski Ch., Dietrich l, Zahn R.T., Mironov A.F., Bragina N.A., Ezhov A.V., Zhdanova K.A., Stuzhin P.A., Pakhomov G.L., Rusakova N.V., Semenishyn N.N., Smola S.S., Parfenyuk V.I., Vashurin A.S., Makarov S.V., Dereven'kov I.A., Mamardashvili N.Zh., Kurtikyan T.S., Martirosyan G.G., Burmistrov V.A., Aleksandriiskii V.V., Novikov I.V., Pritmov D.A., Grin M.A., Suvorov N.V., Tsigankov A.A., Fedorov A.Yu., Kuzmina N.S., Nyuchev A.V., Otvagin V.F., Kustov A.V., Belykh D.V., Berezin D.B., Solovieva A.B., Timashev P.S., Milaeva E.R., Gracheva Yu.A., Dodokhova M.A., Safronenko A.V., Shpakovsky D.B., Syrbu S.A., Gubarev Yu.A., Kiselev A.N., Koifman M.O., Lebedeva N.Sh., Yurina E.S. Macro-heterocyclic compounds - a key building block in new functional materials and molecular devices. Macroheterocycles. 2020. V. 13 (4). P. 311-467. DOI: 10.6060/mhc200814k.

8. Mwakwari C., Fronczek F.R., Smith K.M. b-Bilene to a,c-biladiene transformation during syntheses of isoporphyrins and porphyrins. Chem. Comm. 2007. V. 22. P. 2258-2260. D0I:10.1039/b705182d

9. Takeda Y., Takahara Sh., Kobayashi Y. Isoporphyrins. Near-Infrared dyes with noticeable photochemical and redox properties. Chemistry letters. 1990. P. 2103-2106.

10. Glazkova M.E., Ageeva T.A., Nikolaeva O.I., Rumyan-tseva Yu.V., Koifman O.I Interaction of zinc complex of meso-tetraphenylporphyrin with organic peroxides in solution. ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]2011. V. 54. N 3. P. 104-108 (in Russian).

11. Glazkova M.E., Ageeva T.A., Alexandriyskiy V.V., Koifman O.I Formation of Initiating Systems on the Basis of Cobalt Porphyrins and Benzoyl Peroxide in Chloroform and Methyl Methacrylate. Macroheterocycles. 2011. V. 4. N. 1. P. 22-25.

12. Nikolaeva O.I., Kandagalova E.R., Ageeva T.A. Synthesis and investigation of copolymers of glycidylmethacrylate and copper complex methyl pheophorbide "a" in solution. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 11. P. 41-48. DOI: 10.6060/ivkkt.20206311.6308.

13. Glazkova M.E., Petrova M.V., Rodina Yu.S., Rodina S.S., Ageeva T.A. Spectral properties of zinc and cobalt meso-tetraphenylporphyrins in polymer films. ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]2020. V. 63. N 10. P. 110-116 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206310.6301.

14. Lebedeva N.Sh., V'yugin A.I., Pavlycheva N.A. The thermodynamic parameters parameters of complex formation between zinc(II)tetraphenylporphyrin and amines. Zhurn. Fiz. Khim. 2004. V. 78. N 1. P. 1-4 (in Russian).

15. Toroptseva A.M., Belogorodskaya K.V., Bondarenko V.M. Laboratornyi praktikum po khimii i tekhnologii vysoko-moleculyarnykh soedinenii [Practicum on Chemistry and Technology]. Leningrad: Khimiya. 1972. 416 p. (in Russian).

17. Агеева Т.А., Койфман О.И. Металлопорфирины: от экстракомплексов с малыми молекулами к супрамолеку-лярным системам. // В кн.: Успехи химии порфиринов. С-Петербург: НИИ Химии СпбГУ. 2004. Т. 4. С. 218-244.

18. Андреев В.П., Соболев П.С., Тафеенко В.А. Координация Zn-тетрафенилпорфирина с производными пиридина в хлороформе и в твердой фазе. Журнал общей химии. 2017. Т. 87. Вып. 7. С. 1179-1187.

19. Мамардашвили Г.М., Мамардашвили Н.Ж., Койф-ман О.И. Супрамолекулярные комплексы порфиринов. Успехи химии. 2005. T. 74(8). C. 839-855.

20. Зайцева С.В., Зданович С.А., Койфман О.И. Структура и координационные свойства стерически напряженного мезо-алкилзамещенного Zn-порфирина. Журн. неорган. химии.. 2008. Т. 53. № 6. С. 973-978.

21. Singh N.G., Borah K.D., Majumder S., Bhuyan J. Ethanol coordinated zinc trimethoxyphenyl porphyrin: Structure, theoretical studies and formation of isoporphyrin. J. Molec. Struct. 2019. V. 127116. DOI:10.1016/j.molstruc.2019.127116.

22. Bhuyan J., Sarkar S. Oxidative Degradation of Zinc Porphyrin in Comparison with Its Iron Analogue. Chemistry - A Eur.J. 2010. V. 16(35). P. 10649-10652. DOI:10.1002/chem.201001073.

23. Зайцева С.В., Зданович С.А., Койфман О.И. Координационные свойства цинк-5,15-ди(орто-аминофенил)-октаалкилпорфирина в реакции с одно- и двухосновными азотсодержащими основаниями. Журн. неорган. химии. 2010. Т. 55. № 10. С. 1667-1674.

24. Андреев В.П., Соболев П.С., Зайцев Д.О., Ремизова Л.А., Тафеенко В.А. Координация Zn-тетрафенилпорфирина с вторичными и третичными аминами. Журнал общей химии. 2014. Т. 84. Вып. 10. С. 1702-1711.

25. Андреев В.П., Соболев П.С., Зайцев Д.О., Тимофеев С.М. Влияние природы растворителя на координацию производных пиридина с Zn-тетрафенилпорфирином. Журнал общей химии. 2018. Т. 88. № 10. С. 1665-1670. DOI: 10.1134/S0044460X1810013X.

16. Koroleva T.A., Koifman O.I., Berezin B.D. Thermodynamics and spectroscopy of the extracoordination of imidazole and ethanol on zinc porphyrins. Zhurn. Koord. Khim. 1981. V. 7. N 11. P. 1642-1647 (in Russian).

17. Ageeva T.A., Koifman O.I. Metalloporphyrins: from extracomplexes with small molecules to supramolecular systems. // In: Advances in Porphyrin Chemistry. St. Petersburg: Research Institute of Chemistry of St. Petersburg State University. 2004. V. 4. P. 218-244 (in Russian).

18. Andreev V.P., Sobolev P.S., Tafeenko V.A. Coordination of zinc tetraphenylporphyrin with pyridine derivatives in chloroform solution and in the solid phase. Zhurn. Obsh. Khim. 2017. V. 87. P. 1572-1579 (in Russian). DOI: 10.1134/ S1070363217070210.

19. Mamardashvili G.M., Mamardashvili N.Zh., Koifman O.I. Supramolecular porphyrin complexes. Usp. Khim.2005. V. 74. N. 8. P. 765-780 (in Russian). DOI: 10.1070/ RC2005v074n08ABEH001056.

20. Zaitseva S.V., Zdanovich S.A., Koifman O.I. Structure and coordination properties of sterically strained meso-alkyl-sub-stituted Zn porphyrin. Russ. J. Inorg. Chem. 2008. V. 53. P. 901-905. DOI: 10.1134/S0036023608060156. (in Russian).

21. Singh N.G., Borah K.D., Majumder S., Bhuyan J. Ethanol coordinated zinc trimethoxyphenyl porphyrin: Structure, theoretical studies and formation of isoporphyrin. J. Molec.Struct. 2019. V. 127116. DOI:10.1016/j.molstruc.2019.127116.

22. Bhuyan J., Sarkar S. Oxidative Degradation of Zinc Porphyrin in Comparison with Its Iron Analogue. Chem. - A Eu-rop. J. 2010. V. 16(35). P. 10649-10652. DOI:10.1002/ chem.201001073.

23. Zaitseva S.V., Zdanovitch S.A., Koifman O.I. Coordination properties of zinc 5,15-di(ortho-aminophenyl)oc-taalkylporphyrin in reactions with mono- an dibasic nitrogen bases. Russ. J. Inorg. Chem. 2010. V. 55. P. 1574-1580 (in Russian). DOI: 10.1134/S0036023610100141.

24. Andreev V.P., Sobolev P.S., Zaitsev D.O. et al. Coordination of secondary and tertiary amines to zinc tetraphenylpor-phyrin. Zhurn. Obsh. Khim. 2014. V. 84. P. 1979-1988 (in Russian). DOI: 10.1134/S107036321410020X.

25. Andreev V.P., Sobolev P.S., Zaitsev D.O. et al. Effect of the Solvent on the Coordination of Pyridine Derivatives with Zn Tetraphenylporphine. Zhurn. Obsh. Khim. 2018. V. 88. P. 2108-2113 (in Russian). DOI: 10.1134/S1070363218100134.

Поступила в редакцию 28.05.2021 Принята к опубликованию 05.08.2021

Received 28.05.2021 Accepted 05.08.2021

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.