Научная статья на тему 'Синтез, спектрально-люминесцентные и фотохимические свойства трикатионного производного хлорина е6 с триметиламмонийными группами'

Синтез, спектрально-люминесцентные и фотохимические свойства трикатионного производного хлорина е6 с триметиламмонийными группами Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
82
18
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Макрогетероциклы
WOS
Scopus
ВАК
Область наук
Ключевые слова
ХЛОРИН Е6 / CHLORIN E6 / СИНГЛЕТНЫЙ МОЛЕКУЛЯРНЫЙ КИСЛОРОД / SINGLET MOLECULAR OXYGEN / ФОТОХИМИЯ / PHOTOCHEMISTRY

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Венедиктов Е.А., Туликова Е.Ю., Рожкова Е.П., Худяева И.С., Белых Д.В.

Существлен синтез 3(1),3(2)-бис(N',N'',N'''-триметиламинометилйодид)хлорина 13(1)-(N',N',N'''6 триметиламмониоэтилйодид)амида-15(2),17(3)-диметилового эфира (1). Проведены исследования его спектрально-люминесцентных свойств и фотохимических реакций с молекулярным кислородом в пиридине. Показано, что соединение 1 обладает типичным для соединений семейства хлорина е6 электронным спектром поглощения с молярным коэффициентом поглощения в максимуме первой полосы при 661 нм, равным 5.8∙104 л/(моль∙см). В насыщенном кислородом воздуха растворе 1 наблюдали флуоресценцию с максимумом при 667 нм и квантовым выходом 0.13, а также люминесценцию 1О2, квантовый выход которого равен 0.59. Показано, что на свету соединение 1 сравнительно легко окисляется. Методом ингибиторов определен вклад реакции 1О2 в окислительную фотодеструкцию 1, равный 30 %. Этот результат объяснен протеканием конкурентной реакции, обусловленной химическим взаимодействием между возбужденными триплетными молекулами 1 и О. Рассчитана константа скорости реакции между соединением 1 и 1О2, 2 равная 2.0∙104 л/(моль∙с).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Венедиктов Е.А., Туликова Е.Ю., Рожкова Е.П., Худяева И.С., Белых Д.В.

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

Synthesis, Spectral, Luminescence and Photochemical Properties of the Chlorin е6 Tricationic Derivative with Trimethylammonio Groups

The synthesis, spectral and luminescence properties of 3(1),3(2)-bis(N',N'',N'''-trimethylaminomethyl iodide) chlorin е6 13(1)-(N',N',N'''-trimethylammonioethyl iodide)amide-15(2),17(3)-dimethyl ester (1), and its photochemical reactions with molecular oxygen in pyridine are described. The absorbance of comp. 1 with molar absorption coefficient equal to 5.8∙104 M-1∙cm-1 at 661 nm first band maximum is typical for chlorin e6 compounds family. In the light in pyridine solutions saturated with air oxygen, comp. 1 showed the fluorescence with maximum at 667 nm and quantum yield of 0.13 as well as the 1O2 luminescence with quantum yield of 0.59. The inhibition method by hydroquinone of 1 photooxidation the role of the reaction with 1Owas confirmed and its contribution of 2 30 % in this process was detected. The last result is explained by the competitive chemical interaction between 1 excited triplet molecules and O2. The rate constant of the second order reaction between 1 and 1Owas determined 2 to be 2.0∙104 M-1∙s-1.

Текст научной работы на тему «Синтез, спектрально-люминесцентные и фотохимические свойства трикатионного производного хлорина е6 с триметиламмонийными группами»

porphyrins_Макрогатароцмклы_Paper

Порфирины http://macroheterocycles.isucl.ru Статья

DOI: 10.6060/mhc170404v

Синтез, спектрально—люминесцентные и фотохимические свойства трикатионного производного хлорина е6 с триметиламмонийными группами

Е. А. Венедиктов,^ Е. Ю. Туликова^ Е. П. Рожкова,^ И. С. Худяева^ Д. В. Белых^ Д. Б. Березинb

Институт химии растворов им. Г.А. Крестова Российской академии наук, 153045 Иваново, Россия ъИвановский государственный химико-технологический университет, НИИМакрогетероциклических соединений, 153000 Иваново, Россия

cИнститут химии Коми научного центра УрО Российской академии наук, 167982 Сыктывкар, Республика Коми, Россия

@E-mail: eav@isc-ras.ru

Осуществлен синтез 3(1),3(2)-бис(Ы\Ы'',Ы'"-триметиламинометилйодид)хлорина е6 13(1)-(N',N',N'''-триметиламмониоэтилйодид)амида-15(2),17(3)-диметилового эфира (1). Проведены исследования его спектрально-люминесцентных свойств и фотохимических реакций с молекулярным кислородом в пиридине. Показано, что соединение 1 обладает типичным для соединений семейства хлорина е6 электронным спектром поглощения с молярным коэффициентом поглощения в максимуме первой полосы при 661 нм, равным 5.8104 л/(мольсм). В насыщенном кислородом воздуха растворе 1 наблюдали флуоресценцию с максимумом при 667 нм и квантовым выходом 0.13, а также люминесценцию 1О2, квантовый выход которого равен 0.59. Показано, что на свету соединение 1 сравнительно легко окисляется. Методом ингибиторов определен вклад реакции 1О2 в окислительную фотодеструкцию 1, равный 30 %. Этот результат объяснен протеканием конкурентной реакции, обусловленной химическим взаимодействием между возбужденными триплетными молекулами 1 и О2. Рассчитана константа скорости реакции между соединением 1 и 1О2, равная 2.0104 л/(мольс).

Ключевые слова: Хлорин е, синглетный молекулярный кислород, фотохимия.

Synthesis, Spectral, Luminescence and Photochemical Properties of the Chlorin e6 Tricationic Derivative with Trimethylammonio Groups

Evgenii A. Venediktov,a@ Elena Yu. Tulikova,a Ekaterina P. Rozhkova,ab Irina S. Khudyaeva,c Dmitry V. Belykh,G and Dmitry B. Berezinb

Krestov Institute of Solution Chemistry of Russian Academy of Sciences, 153045 Ivanovo, Russian Federation bIvanovo State University of Chemistry and Technology, Research Institute of Macroheterocyclic Compounds, 153000 Ivanovo, Russian Federation

cInstitute of Chemistry of Komi Republic Scientific Centre of Ural Branch of Russian Academy of Sciences, 167982 Syktyvkar, Russian Federation @Corresponding author E-mail: eav@isc-ras.ru

The synthesis, spectral and luminescence properties of 3(1),3(2)-bis(N',N'',N'''-trimethylaminomethyl iodide) chlorin e6 13(1)-(N',N',N'''-trimethylammonioethyl iodide)amide-15(2),17(3)-dimethyl ester (1), and its photochemical reactions with molecular oxygen in pyridine are described. The absorbance of comp. 1 with molar

Chlorin e6 Tricationic Derivative with Trimethylammonio Groups

absorption coefficient equal to 5.8104 M-1cm-1 at 661 nm first band maximum is typical for chlorin e6 compounds family. In the light in pyridine solutions saturated with air oxygen, comp. 1 showed the fluorescence with maximum at 667 nm and quantum yield of 0.13 as well as the O luminescence with quantum yield of 0.59. The inhibition method by hydroquinone of 1 photooxidation the role of the reaction with O was confirmed and its contribution of 30 % in this process was detected. The last result is explained by the competitive chemical interaction between 1 excited triplet molecules and O. The rate constant of the second order reaction between 1 and O2 was determined to be 2.0104 M-Ls-1.

Keywords: Chlorin e singlet molecular oxygen, photochemistry.

Введение

Экспериментальная часть

Хлорин е6 и его производные являются основой ряда лекарственных препаратов, которые используются в медицине для лечения различных форм заболеваний методом фотодинамической терапии (ФДГ).[1-3] Суть фотодинамического действия этих препаратов состоит в фотохимическом инициировании хлоринами токсических свойств молекулярного кислорода путем образования более реакционно-способных радикальных и электронно-возбужденных его форм, в том числе, синглетно-го молекулярного кислорода (1О2, 'Др, способных разрушать клетки больных тканей и инактивировать болезнетворные микроорганизмы. Эффективность ФДГ сложным образом зависит от природы клеток и микроорганизмов, а также биофизических, биохимических и физико-химических свойств фотосенсибилизаторов (ФС), что во многом обусловливает современный интерес к получению и изучению новых модификаций хлорина е6.

В настоящей работе внимание сосредоточено главным образом на некоторых спектрально-люминесцентных свойствах нового 3(\),3(2)-бис(Ы',Ы'',Ы'"-триметиламинометилйодид)-хлорина е6 13(1)-(Ж',Ж',Ж'"-триметиламмониоэтил)амида-15(2),17(3)-диметилового эфира (соед. 1) и его фотохимических реакциях с молекулярным кислородом. Как известно, именно ФС, молекулы которых содержат катионные группы, перспективны для борьбы с патогенными, в частности, грам-отрицательными микроорганизмами.[4] Интерес к исследованию процессов генерации активных форм кислорода хлорином 1 особенно высок в связи с тем, что это соединение показало обнадеживающие результаты при тестировании его актибактериальной и фунги-

циднои активности.

[5]

Соединение 1 получено путем трехстадийной химической модификации (Рисунок 1) феофорбида а 17(3)-метилового эфира (2), выделенного из Spirulina Platensis согласно методике.[6] Синтез 13-амидного производного хлорина е6 с диметиламино-этильным фрагментом в амидной группе 3 провели путем размыкания экзоцикла 2 действием ДА'-диметилэтилендиамина согласно.[7] Поскольку, в силу стерических и других причин, третичные амины не вступают в реакции нуклеофильного присоединения по карбонильной группе экзоцикла, наблюдается образование единственного продукта 3. Последующее ами-нометилирование соед. 3 по винильной группе осуществляли с помощью избытка бмс(^,^-диметиламино)метана. Реакция аминометилирования и ее вероятный механизм ранее описаны в литературе.[8] Кватернизацию соед. 4 проводили действием метилйодида в хлористом метилене.

'Н ЯМР-спектры регистрировали на спектрометре Braker Avance II с рабочей частотой 300 МГц. Масс-спектры получены при помощи инструмента Thermo finnigan LCQ Flut (ESI).

3(1),3(2)-Бис(ЫМ-диметиламинометил)-хлорш e6 13(1)-М-(2-М',М'-диметиламшоэтил)амид-15(2),17(3)-диметиловый эфир (4). 0.4 мл (3.12 ммоль) бис(А',А'-диметиламино)мета-на прибавляли к раствору 0.30 ммоль 13(1)-N-(2-N',N'-диметиламиноэтил)амида-15(2),17(3)-диметилового эфира хлорина e6 3 в смеси 4 мл ТГФ и 4 мл ледяной уксусной кислоты. Полученный раствор кипятили в течение 20 мин, охлажденную реакционную смесь разбавляли хлороформом (50 мл), промывали водой, сушили безводным Na2SO4 и полученный раствор упаривали досуха при пониженном давлении и температуре 30-40 °C. Остаток после упаривания хромато-графировали на силикагеле (элюент: СС14-ацетон, 50:1-1:1, затем CHCl3-C2H5OH, 30:1-1:1), собирали фракции, содержащие основной продукт реакции, упаривали и переосаждали из смеси хлороформа с пентаном. Выход хлорина 4 составил 67.5 мг (41 %). MC (ESI) m/z: 812.88 (М+4Н)+. ЭСП (CHCl3) Xmax нм: 659.0, 604.0, 552.0, 525.0, 499.0, 398.5. 'Н ЯМР (CDCL, 300

со2сн3

(СНз)2М

№СН3)2

I (CH3)3N

. , r'W^3'2 ^V Т ^VN" /КСНЗЬ ^ т w /(СНз)з

С02СН3 С02СН3 О СЬ2СНЗ СО2СН3 Ö W С02СН3 с62СНз О ^

(3)

(4)

(1)

Рисунок 1. Схема синтеза 3(1),3(2)-бис(Аг,Аг',Аг''-триметиламинометилйодид)-хлорина е6 13(1)-(Аг,Аг,Аг''-триметил-аммониоэтил)амида-15(2),17(3)-диметилового эфира 1 (1: Н2КСН2СН2К(СН3)2, СН2С12, комн. темп.; И: СН2(к(СН3)2)2, АсОН-ГГФ, кипячение 30 мин.; ш: СН31, СН2С12, комн. темп.).

МГц) 5 м.д. (смесь цис- и транс-изомеров, (*) отмечены сигналы цис- и транс-изомеров, отличающиеся химическим сдвигом): 9.90 с (1Н, 10-Н), 9.77 уш.с (1Н, 5-Н), 8.86 с (1Н, 20-Н); 3-C(CH2N(CH3)2)=C#CH2N(CH3)2: 7.37 т (1Н, J=7.3 Гц) / 7.36-7.32м(1Н)(*);7.03уш.т(1Н ,J=4.6r^13-CONHCH2CH2N(CH3)2), 5.64 д (1Н, J=19.2 Гц, 15-СЯАНВСО2СН3), 5.3(5 д (1Н, J=19.2 Гц, 15-СНАЯВСО2СН3), 4.52 к (1Н, J=733 Гц, 18-Н), 4.44 уш.д (1Н, J=9.1 Гц, 17-Н); 13-CONHC#2CH2N(CH3)2: 4.08-3.94 м (1Н) и 3.92-3.83 м (1Н); 3.87 к (2Н, J=733 Гц, 8-СЯ2СН3), 3.80 с (3Н, 15-СН2СО2СЯ3), 3.66/3.65(*) с (3Н, 17-СН2СН2СО2СЯ3), 3.63 с (3Н, 12-СН3), 3.58 с (3Н, 7-СН3), 3.40 с (3Н, 2-СН3); 3-С(СЯ2N(CH3)2)=СНСЯ2N(CH3)2: 3.02-2.87 м (1Н), 2.84-2.71 м (1Н) и 2.66-2.50 м (2Н); 2.77 т (2Н, J=5.5 Гц, 13-CONHCH2СЯ2N(CH3)2);17-СЯ2СЯ2СО2СН3: 2.49-2.40 м (1Н) и 2.24-2.05 м (3Н); 2.37 с (6Н, 13-CONHCH^N^^), 2.31, 2.28 и 2.25 (все синглеты, общая интенсивность 12Н, 3-С(СН2N(CЯ3)2)=СНСН2N(CЯ3)2), 1.78 т (3Н, J=7.3 Гц, 8-СН2СЯ3); 18-СН3: 1.76 д (3Н, J=7.3 Гц) /1.73 д (3Н, J=7.3 Гц), -1.68 уш.с (1Н, III-NH), -1.79 уш.с (1Н, I-NH).

3(1),3(2)-Бис(ЫММ-триметшаминометшиодид)хлорин e6 13(1)-Ы'-(2-Ы",Ы",Ы"-триметиламмониоэтилйодид)амид-15(2),17(3)-диметиловый эфир (1). К раствору 50 мг хлорина 4 в 5 мл хлористого метилена прибавляли 0.1 мл йодметана. Полученную смесь выдерживали 1 час при комнатной температуре, затем при пониженном давлении упаривали хлористый метилен и йодметан. Трикатионный хлорин 1 был получен с количественным выходом. МС (ESI) m/z (М13): 968.8 ([М3++2Н-СН2+]1)+, ([MI 3+2Н-СН31-Г])+, 923.3 ([М5++2Н-N(СН3)3+]I)+, 421.1 (М5++4Н-(СН2+)2+ или (М13+4Н-СН31-2Г)2+. ЭСП (CHCL) I нм: 659.0, 604.0, 554.5, 522.5, 497.5, 395.0.

v 3 max

1Н ЯМР (ДМСО-^, 300 МГц) 5 м.д. (смесь цис- и трансизомеров): 9.87 с (2Н, 10-Н, 1Н, 5-Н), 8.59-8.46 уш. м (1Н, 13-CONЯCH2СН2N+(CH3)3I-), 9.17 с (1Н, 20-Н), 7.39-7.22 уш.м (1Н, 3-С(СН2N+(CH3)3Г)=СЯСН2N+(CH3)3Г), 5.50 д (1Н, J=19.2 Гц, 15-СЯА1НВСО2СН3), 5.35 д (1Н, J=19.2 Гц, 15-СНАЯВ СО2СН3), 4.67 к (1Н, J=7.3 Гц, 18-Н), 4.48 уш.д (1Н, J=8.3 Гц-17-Н), 4.13-3.99 м (2Н, 13-CONHCЯ2СН2N+(CH3)3), 3.96-3.82 м (2Н, 8-СЯ2СН3), 3.88 с (3Н, 15-СН2СО2СЯ3), 3.76 с (3Н, 17-СН2СН2СО2СЯ3), 3.59 с (6Н, 12-СН3, 7-СН3), 3.57 с (3Н, 2-СН3), 3.39 с (18Н, 3-С(СН2N+(CЯ3)3Г)=СНСН2N+(CЯ3)3Г)), 3.16 с (9Н, 13-CONHCH2C^2N+(C/^3)3), 3-C(C^2N+(CH3)3I") =СНСЯ2N+(CH3)3I-: 3.05-2.828 м (2Н), 2.83-2.65 м (2Н); 2.342.24 м (2Н, 13-CONHCH^2N+(CH3)3I-), 2.21-1.89 м (4Н, 17-СЯ2СЯ2СО2СН3), 1.72 т (3Н, J=7.3 Гц, 8-СН2СЯ3), 1.67 д (3Н, J= 7.2 Гц, 18-СН3), -1.82 уш.с (1Н, III-NH), -2.09 уш.с (1Н,

I-NH). 3

Пиридин подготовлен согласно методике.[9] В работе были использованы также мезо-тетрафенилпорфин (ТФП) «Acrös» и гидрохинон (Гх) «Реахим». Последний предварительно был перекристаллизован из ацетона. Спектры поглощения записаны на спектрофотометре Specord M40, а флуоресценции - на спектрофлуориметре СМ 2203 «Solar». Люминесценция 1О2 исследована на лазерном импульсном флуориметре Lif-200 (длина волны возбуждения 337.1 нм; длительность, энергия и частота следования импульсов соответственно 2 нс, 20 мкДж/ моль и 30 Гц). Схема установки и методика измерений описаны в работах.[1011]

Время жизни 1О2 (т) находили из кривых затухания его люминесценции в области 1270 нм по уравнению

стве стандарта ТФП. Величины ф и у рассчитывали по формуле

общего вида[12]

I = I0e- к',

(1)

где 10 и I - начальная и текущая интенсивности люминесценции, к = 1/т - константа скорости затухания люминесценции, с-1; t - время, с.

Квантовые выходы флуоресценции (ф) и фотообразования 1О2 (у) определяли относительным методом, используя в каче-

(ф/фст) или (У/Уст) = (DIn2)/(DIn2)a

(2)

Здесь D - оптическая плотность сенсибилизатора на длине волны возбуждения, равная 0.05 (513 нм) и 0.4 (337 нм) при измерениях ф и у соответственно; п - показатель преломления растворителя; I - интегральная интенсивность флуоресценции, либо 10 при ^0 в случае исследования люминесценции 1О2. Параметры с подстрочным индексом «ст» относятся к ТФП. За фст принимали величину 0.063 в бензоле, измеренную в присутствии кислорода воздуха,[13] а за уст - величину 0.62 в бензоле, найденную химическим методом.[14] Последнее значение находится в хорошем согласии с результатом усреднения значений у полученных люминесцентным методом в СС14,[15] толуоле[16] и бензоле.[17]

В фотохимических опытах концентрация соед. 1 составляла 2-10-5, а конкурентного акцептора 1О2 тетрацена -510-5 моль/л. Растворы этих соединений облучали в кварцевой кювете толщиной 1 см светом от источника ОВС-1 с галогенной лампой КГМ-9-70 через светофильтр марки КС-11 (коротковолновая граница пропускания света при 600 нм). Превращение 1 и тетрацена контролировали спектрофотометрически по убыли оптической плотности в максимумах их аналитических полос при 661 и 478 нм соответственно. При этом химическое превращение 1 было ограничено 20 %.

Начальную скорость фотохимической реакции рассчитывали по формуле

" = (D0 - D

а эффективную константу скорости (кэф) - по уравнению

ln[(D0 - DJ/(D, - DJ] = уо6л,

(3)

(4)

где D0, Dt и D<n - начальное, текущее и конечное значения оптической плотности в максимуме аналитической полосы; tom - время облучения светом, с. Все измерения проводили в насыщенных кислородом воздуха растворах при комнатной температуре (~22 °С).

Результаты и обсуждение

Соединение 1 растворимо в воде и ряде органических растворителей (пиридине, ацетоне, ацетонитриле и некоторых др.). Выбор пиридина как растворителя в данной работе обусловлен его растворяющей способностью, позволяющей получать и исследовать молекулярные растворы 1.

Электронный спектр поглощения 1 в пиридине показан на Рисунке 2. По виду он подобен спектрам поглощения соединений семейства хлорина е6. Однако иная природа заместителей в 1 вызывает заметный коротковолновый сдвиг его полос поглощения.

В растворе 1 наблюдали флуоресценцию с максимумом при 667±1 нм (Рисунок 3). Квантовый выход флуоресценции в атмосфере кислорода воздуха равен 0.13 ±0.01.

При фотооблучении раствора 1, кроме флуоресценции 1, обнаружена люминесценция в области длин волн больше 1000 нм. Время жизни этой люминесценции равно (20.7±0.6)-10-6 с и сопоставимо с т Ю2 в пиридине.1181 К сказанному следует добавить также, что 1

СЫопп е Tricationic Derivative with ТптеШу1аттошо Groups

Рисунок 2. Электронный спектр поглощения 1 в пиридине.

Рисунок 3. Нормированные спектры поглощения (1) и флуоресценции (2) соединения 1 в пиридине.

фотосенсибилизирует окисление химического акцептора Ю2 тетрацена, которое проявлялось в необратимом обесцвечивании его полос поглощения при 447 и 478 нм (Рисунок 4). Совокупность приведенных данных указывает, что в растворе 1 имеет место фотогенерация Ю2. По

Рисунок 4. Изменения в полосах поглощения тетрацена и 1, возбуждаемые светом с длиной волны больше 600 нм (в случае тетрацена полосы поглощения записывали через каждые 0.25 мин, а в случае 1 - через 30 мин облучения раствора).

результатам исследования фотолюминесценции определен квантовый выход Ю2, равный 0.59±0.06. Найденная величина соизмерима с у в растворах хлорина е6 и других его производных[19-22] и близка к квантовому выходу интерконверсии в молекулах этих соединений.[19,20] Последнее позволяет объяснить фотообразование 1О2 взаимодействием между возбужденными триплетными молекулами 1 и О2 по механизму переноса энергии.

Преобразование поглощенных квантов света сопровождалось не только фотообразованием 1О2, но и фотообесцвечиванием 1. Этот процесс наблюдался только в присутствии кислорода воздуха и имел необратимый характер, что указывает на химическое изменение в структуре 1, связанное с его окислением.

Важные факты, касающиеся участия 1О2 в фотоокислении 1, были получены методом торможения процесса гидрохиноном (Гх). Этот эффект наблюдался в присутствии концентраций Гх, заведомо неэффективных в тушении возбужденных состояний тетрапирроль-ных макрогетероциклических соединений.[23,24] Из концентрационной зависимости относительной начальной скорости фотоокисления 1 (Рисунок 5) была определена концентрация Гх, обеспечивающая торможение реакции в 2 раза (с '). Ее величина равна 8-10-4 моль/л и сравнима с эффективностью влияния Гх на тушение 1О2 в ацетоне.[23,24] Отсюда можно сделать вывод, что 1О2 принимает участие в фотоокислении 1. Однако эти данные не дают представления о вкладе 1О2 в этот процесс, поскольку не известно влияние пиридина на эффективность тушения 1О2 гидрохиноном.

Рисунок 5. Зависимость относительной начальной скорости фотоокисления 1 в пиридине от концентрации гидрохинона (^0 - начальная скорость реакции в отсутствие ингибитора).

Тушение 1О2 гидрохиноном в пиридине было изучено методом люминесценции. Как и следовало ожидать, константа скорости затухания люминесценции 1О2 растет с увеличением с (Рисунок 6). Это равносильно снижению концентрации 1О2 в растворе вследствие инициированной Гх безызлучательной дезактивации 1О2. Зависимость k от сгх является линейной и подчиняется уравнению Штерна-Фольмера вида

k = ^ + k с ,

0 д гх'

(5)

где ^ - константа скорости затухания фотолюминесценции 1О2 в отсутствие Гх; k - бимолекулярная кон-

станта скорости тушения 1О2. Используя эти данные, были определены kc| и концентрация Гх, снижающая концентрацию 1О2 в пиридине наполовину (с "), равные (2.0±0.5)-108 л/(мольс) и 2.4-10-4 моль/л, соответственно, причем величина с " заметно меньше, чем с '.

гх ' гх

Это означает, что влияние Гх на торможение фотоокисления 1 менее эффективно, чем на тушение 1О2. Это можно объяснить низким вкладом реакции 1О2 в фотоокисление 1, по-видимому, в силу более сложного характера процесса. Доля этой реакции была оценена по уравнению

а = (с "/с ').

v гх гх '

(6)

Рисунок 6. Зависимость константы скорости затухания фотолюминесценции Ю2 в пиридине от концентрации гидрохинона.

Она составляет 0.3. Как видно, большая часть 1 окисляется вследствие иной реакции. Поскольку сумма (ф + у) меньше теоретически ожидаемого значения, равного единице, этому результату можно дать простое объяснение, полагая, что фотодеструкция 1 возможна по реакции между возбужденными триплетными молекулами 1 и О2. Отсюда следует также, что фотообесцвечивание полос поглощения 1 не может быть абсолютным тестом на фотообразование им 'О2.

На Рисунке 7 сопоставлены кинетические зависимости реакций совместного фотоокисления те-трацена и 1. Из тангенсов углов наклона зависимостей 1 и 2 найдены эффективные константы скоростей окисления, отношение которых k, /k, равно 750±35.

" А эф.т эф А

Очевидно, что на свету соединение 1 более устойчиво, чем тетрацен.

С учетом величины а определено отношение kjk^*, где k * - эффективная константа скорости реакции между 1 и 'О2 (прямая 3). Это отношение равно 2600. Отсюда следует, что в реакции с 'О2 устойчивость 1 еще выше. Из k, /k , * рассчитана константа скорости

эф.т эф А А

этой реакции с использованием следующей схемы фотоокисления 1 и тетрацена.

1 + hv ^ '1, I

7 п

'1 ^ 31, k

31 + O2 ^ 1 + 'O2, k б

2 2 обр

ю, + S ^ а + s + hn

2 2 л

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

Ю„ + 1 ^ О + 1, k

Рисунок 7. Кинетика расходования тетрацена (1) и 1 (2 и 3) при их совместном фотоокислении в пиридине при облучении красным светом с Х>600 нм (прямая 3 описывает кинетику реакции между 1 и Ю2, рассчитанную из экспериментальных данных с учетом коэффициента а).

1О2 + 1 ^ продукты окисления, kr 1О2 + Г ^ продукты окисления, krт

Здесь 11 и 31 - возбужденные синглетное и триплет -ное состояния 1; S и Г - растворитель и тетрацен соответственно; I - интенсивность поглощенного света; k ,

7 п 7 ик

k ,, k, k и k - константы скорости соответствующих

обр 7 г г,т А ^

процессов. В рамках этой схемы для скорости реакции окисления акцептора 102 (А) может быть записано уравнение вида

-d[A] / dt = t у 1п [А] / (k + k [1] + кгт [Т]),

(7)

где А - I или Г; k. - k или k ; =(k +k) - полная кон-

7 i г гт ^ у д г

станта скорости тушения 102 молекулами 1. Гогда, в приближении метода конкурирующих реакций[25] значение k можно вычислить из экспериментально измеренных величин по формуле

kA /kA=k /k

эф.т эф г,т r

(8)

(-1270 нм), k

Поскольку известно,[26] что k =5.2-107 л/(моль с), из уравнения (8) следует, что k составляет (2±0.4)-104 л/(мольс). Эта величина одного порядка с константами скорости аналогичной реакции других производных хлорина е[22]

Выводы

Полученные результаты показывают, что исследованные свойства 1 во многом сходны с известными для других соединений семейства хлорина е6. Вместе с тем, обнаружено, что полное превращение 1 при фотоокислении связано не только с 102. Это было интерпретировано как следствие химического взаимодействия между возбужденными триплетными молекулами 1 и О2 под действием тяжелых атомов йода.

Chlorin е6 Tricationic Derivative with Trimethylammonio Groups

Благодарность. Работа выполнена при частичной поддержке Российского научного фонда (грант 15-13-00096) с использованием ресурсов Центра коллективного пользования научным оборудованием ФГБОУ ВО «ИГХТУ».

Список литературы

References

1. Gel'fond M.L., Barchuk A.S., Vasil'ev D.V., Stukov A.N. Ross. Bioterapevt. Zh. 2003, 2, 67-71 (in Russ.).

2. Pal'chun V.T., Lapchenko A.S., Lapchenko A.A., Gurov A.V., Kucherov A.G. Vestn. Otorinolaringologii 2007, 3, 4-6 (in Russ.).

3. Alekseev Y.V., Likhacheva E.V., Tereshkin D.V., Pono-marev G.V., Mazur E.M. Biomed. Khim. 2012, 58, 112-120 (in Russ.).

4. Liu Y., Qin R., Zaat S.A.J., Breukink E., Heger M. J. Clin. Transl. Res. 2015, 1(3), 140-167.

5. Kustov A.V., Garas'ko E.V., Belykh D.V., Khudyaeva I.S., Startseva O.M., Makarov V.V., Strel'nikov A.I., Berezin D.B. Uspekhi Sovrem. Estestvoznaniya 2016, 12(2), 263-268 (in Russ.).

6. Karimov D.R., Makarov V.V., Kruchin S.O., Berezin D.B., Smirnova N.L., Berezin M.B., Zheltova E.I., Strel'nikov A.I., Kustov A.V. Khim. Rast. Syr'ya 2014, 17, 189-196 (in Russ.).

7. Gushchina O.I., Larkina E.A., Mironov A.F. Macroheterocy-cles 2014, 7, 414-416.

8. Tarabukina I.S., Startseva O.M., Patov S.A., Belykh D.V. Macroheterocycles 2015, 8, 168-176.

9. Gordon A., Ford R. The Chemist's Companion: A Handbook of Practical Data, Techniques, and References, 1973. 560 p.

[Гордон А., Форд Р. Спутник химика (пер. англ.), М.: Мир, 1976. 541 с.].

10. Venediktov E.A., Lipatov N.G., Berezin B.D. Khim. Fiz. 1990, 9, 611-615 (in Russ.).

11. Venediktov E.A., Tokareva O.G. Kinet. Catal. 2000, 41, 166169.

12. Demas J.N. J. Phys. Chem. 1971, 75, 991-1024.

13. Schmidt R., Seikel K., Brauer H.-D. J. Phys. Chem. 1989, 93, 4507-4511.

14. Schmidt R., Afshari E. J. Phys. Chem. 1990, 94, 4377-4378.

15. Venediktov E.A., Krasnovskii A.A., Jr. Zh. Prikl. Spektrosk. 1982, 36, 152-154 (in Russ.).

16. Ganzha V.A., Gurinovich G.P., Dzhagarov B.M., Egoro-va G.D., Sagun E.I., Shul'ga A.M. Zh. Prikl. Spektrosk. 1989, 50, 618-623 (in Russ.).

17. Tanielian C., Wolff C. J. Phys. Chem. 1995, 99, 9825-9830.

18. Salokhiddinov K.I., Byteva I.M., Dzhagarov B.M. Opt. Spektrosk. 1979, 47, 881-886 (in Russ.).

19. Kochubeev G.A., Frolov A.A., Gurinovich G.P. Khim. Fiz. 1989, 8, 1184-1190. (in Russ.).

20. Zenkevich E., Sagun E., Knyukshto V., Shulga A., Mironov A., Efremova O., Bonnett R., Songca S.P., Kassem M. J. Photo-chem. Photobiol. B: Biol. 1996, 33, 171-180.

21. Fernandez J.M., Bilgin M.D., Grossweiner L.I. J. Photochem. Photobiol. 1997, 37, 131-140.

22. Berezin D.B., Karimov D.R., Venediktov E.A., Kustov A.V., Makarov V.V., Romanenko Yu.V. Macroheterocycles 2015, 8, 384-388.

23. Krasnovsky A.A.,Jr., Litvin F.F. J. Photochem. Photobiol. 1974, 20, 133-149.

24. Venediktov E.A., Krasnovsky A.A.,Jr. High Energy Chem. 1980, 14, 412-416.

25. Venediktov E.A., Mozhzhukhin V.V., Lipatov N.G., Berezin B.D. Kinet. Catal. 1986, 27, 847-850.

26. Venedictov Е.А., Tulikova E.Yu. Kinet. Catal. 2015, 56, 49-55.

Received 06.04.2017 Accepted 28.08.2017

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.