СИНТЕЗ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ МЕТАЛЛОКОМПЛЕКСОВ 10,15,(20)-ДИНИТРО-5-(4-НИТРОФЕНИЛ)-2,3,7,8,12,13,17,18-ОКТАМЕТИЛПОРФИНА C Со(II), Ni(II), Cu(II) И Pd(II)

  • Mikhail I. Bazanov Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Nadezhda M. Berezina Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Mikhail S. Kokorin Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Aleksandr S. Semeikin Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Daria V. Petrova Институт Физики Микроструктур РАН
DOI: https://doi.org/10.6060/ivkkt.20236609.6853
Ключевые слова: металлокомплексы, нитропроизводные порфирина, циклическая вольтамперометрия, щелочной раствор, электровосстановление, молекулярный кислород

Аннотация

Впервые осуществлен синтез и идентификация комплексов Со(II), Ni(II), Cu(II) и Pd(II) 10,15(20)-динитро-5-(4-нитрофенил)-2,3,7,8,12,13,17,18-октаметилпорфинов. Методом циклической вольтамперометрии получены данные по электрохимическим свойствам комплексных соединений в водно-щелочном электролите. Определены значения редокс-потенциалов, связанных с процессами превращения порфиринового лиганда, иона-комплексообразователя, образованием катионных и анионных форм металлокомплексов. Предложена общая схема электрохимических процессов превращения металлокомплексов нитропроизводных октаметилпорфиринов, которая включает ряд последовательных одноэлектронных процессов окисления-восстановления центрального иона металла, органического лиганда и нитрогруппы. Проведена оценка электрокаталитической активности соединений в реакции электровосстановления молекулярного кислорода в водно-щелочном растворе. Установлено, что все соединения обладают электрокаталитическими свойствами и направляют процесс электровосстановления молекулярного кислорода как по двух-, так и по четырехэлектронному механизму. Установлено, что наибольшей электрокаталитической активностью обладает комплекс кобальта 10,15,(20)-динитро-5-(4-нитрофенил)-2,3,7,8,12,13,17,18-октаметилпорфина. Наибольшим предпочтением для практической реализации может рассматриваться комплекс СоР-2, где наблюдается наибольший сдвиг потенциала полуволны E1/2(О2) в положительную область процесса электровосстановления молекулярного кислорода и достаточно высокое значение эффективного числа электронов (n=3,4). Проанализировано влияние скорости сканирования потенциала на электрохимические параметры и обратимость наблюдаемых процессов.

Для цитирования:

Базанов М.И., Березина Н.М., Кокорин М.С., Семейкин А.С., Петрова Д.В. Синтез и электрохимические превращения металлокомплексов 10,15,(20)-динитро-5-(4-нитрофенил)-2,3,7,8,12,13,17,18-октаметилпорфина c Со(II), Ni(II), Cu(II) и Pd(II). Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 9. С. 46-55. DOI: 10.6060/ivkkt.20236609.6853.

 

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Литература

Berezin D.B., Kustov A.V., Krestyaninov M.A., Batov D.V., Kukushkina N.V., Shukhto O.V. // J. Molec. Liq. 2019. V. 283. P. 532-536. DOI: 10.1016/j.molliq.2019.03.091.

Kustov A.V., Morshnev P.K., Kukushkina N.V., Smirnova N.L., Berezin D.B., Karimov D.R., Shukhto O.V., Kustova T.V., Belykh D.V., Mal’shakova M.V., Zorin V.P., Zorina T.E. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. P. 5294. DOI: 10.3390/ijms23105294.

Grin M.A., Suvorov N.V., Mironov A.F. // Mendeleev Commun. 2020. V. 30. N 4. P. 406-418. DOI: 10.1016/j.mencom.2020.07.003.

Koifman O.I., Ageeva T.A., Beletskaya I.P., Averin A.D., Yakushev A.A., Tomilova L.G.,.Dubinina 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 T. , Ch. von Borczyskowski, Zahn D.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.А., 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. // Macroheterocycles. 2020. V. 13. N 4. P. 311-467. DOI: 10.6060/mhc200814k.

Shukhto O.V., Khudyaeva I.S., Belykh D.V., Berezin D.B. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol]. 2021. V. 64. N 11. P. 86-96. DOI: 10.6060/ivkkt.20216411.6500.

Shirley N., Gabriel K.B.F., Geani M.U., Kelly A.D. // Molecules. 2013. V. 18. P. 7279-7308. DOI: 10.3390/molecules18067279.

Berezina N.M., Berezin M.B., Semeikin A.S. // J. Molec. Liq. 2019. V. 290. P. 111196. DOI: 10.1016/j.molliq.2019.111196.

Tarasevich M.R., Radyushkina K.A., Bogdanovskaya V.A. Electrochemistry of porphyrins. M.: Nauka. 1991. 312 p. (in Russian).

Berezina N.M., Bazanov M.I., Koifman O.I. Pyridyl-substituted porphyrins: electrochemistry and catalysis of the process of electrical recovery of molecular oxygen. In: Materials based on tetrapyrrole macroheterocyclic functional compounds. M.: Lenand. 2019. P. 619-656 (in Russian).

Kadish K.M., Caemelbecke E.V., Royal G. Electro-chemistry of Metalloporpyrins in Nonaqueous Media. In: The Porphyrin Handbook. San Diego: Academic Press. 2000. V. 8. Chap. 55. P. 1-114.

Masa J., Ozoemena K., Schuhmann W., Zagal J.H. // J. Porph. Phtal. 2012. V. 16. P. 761-784. DOI: 10.1142/S1088424612300091.

Ragoussi M.-E., de la Torre G., Torres T. // Eur. J. Org. Chem. 2013. V. 2013. N 14. P. 2832-2840. DOI: 10.1002/ejoc.201300124.

Bazanov M.I., Filimonov D.A., Volkov A.V., Koifman O.I. Macroheterocyclic compounds: Electrochemistry, electrocatalysis, thermochemistry. M.: Lenand. 2016. 320 p. (in Russian).

Komarova N.S., Konev D.V., Kotkin A.S., Kochergin V.K., Manzhos R.A., Krivenko A.G. // Mendeleev Commun. 2020. V. 30. N 4. P. 472-473. DOI: 10.1016/j.mencom. 2020.07.021.

Kuzmin S.M., Chulovskaya S.A., Parfenyuk V.I., Koifman O.I. // Mendeleev Commun. 2020. V. 30. N 6. P. 777-780. DOI: 10.1016/j.mencom.2020.11.030.

Tammeveski K., Zagal J.H. // Curr. Opin. Electrochem. 2019. V. 9. P. 207-213. DOI: 10.1016/J.COELEC.2018.04.001.

Sonkar P.K., Prakash K., Yadav M., Ganesan V., Sankar M., Gupta R., Yadav D.K. // J. Mater. Chem. 2017. V. 5. P. 6263-6276. DOI: 10.1039/C6TA10482G.

Krivenko A.G., Manzhos R.A., Kotkin A.S., Kochergin V.K. // Russ. J. Electrochem. 2020. V. 56. N 5. P. 418-421. DOI: 10.1134/S1023193520050079.

Yanilkin V.V., Nastapova N.V., Fazleeva R.R. // Russ. J. Electrochem. 2018. V. 54. N 3. P. 265-282. DOI: 10.7868/S0424857018030064.

Tarasevich M.R., Davydova E.S. // Russ. J. Electrochem. 2016. V. 52. P. 193. DOI: 10.7868/S0424857016030117.

Yao B., He Y., Wang S., Sun H., Liu X. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. N 11. P. 6036. DOI: 10.3390/ijms23116036.

Koptyaev A.I., Bazanov M.I., Galanin N.E. // Russ. J. Org. Chem. 2020. V. 56. N 5. С. 788-796. DOI: 10.31857/S0514749220050109.

Berezina N.M., Wu Thi Thao, Karimov D.R., Kumeev R.S., Kustov A.V., Bazanov M.I., Berezin D.B. // Russ. J. Gen. Chem. 2014. V. 84. N 4. P.737-744. DOI: 10.1134/S1070363214040239.

Berezin D. B., Vu Thi Thao, Guseinov S.S., Shukhto O.V., Berezina N.M., Bazanov M.I., Petrova D.V., Se-meikin A.S. // Russ. J. Inorg. Chem. 2017. V. 62. N 5. P. 688-694. DOI: 10.1134/S0036023617050035.

Farley C., Aggarwal A., Singh S., Dolor A., To Ph., Falber A., Crossley M. // J. Comput. Chem. 2018. V. 39. N 18. P. 1129-1142. DOI: 10.1002/jcc.24887.

Mikus A., Łopuszyńska B. // Chem. - An Asian J. 2021. V. 16. N 4. Р. 261-276. DOI: 10.1002/asia.202000985.

Sun B., Ou Zh., Yang Sh. // Dalton Trans. 2014. V. 28. P. 10809-10815. DOI: 10.1039/C4DT01072H.

Berezina N.M., Karimov D.R., Bazanov M.I., Berezin D.B. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2013. V. 56. N 6. P. 37-41.

Berezina N.M., Vu Thi Thao, Berezin D.B., Bazanov M.I. // Russ. J. Inorg. Chem. 2017. V. 62. N 12. P. 1617-1621. DOI: 10.1134/S0036023617120051.

Ke X., Kumar R., Sankar M., Kadish K. // Inorg. Chem. 2018. V. 3. P. 1490–1503. DOI: 10.1021/acs.inorgchem.7b02856.

Askarov K.A., Berezin B.D., Bystritskaya E.V. Porphyrins: spectroscopy, electrochemistry, application. M.: Nauka. 1987. 384 p. (in Russian).

Barbov A.V., Gostikin V.P., Koifman O.I. Theory and practice of processes of liquid-phase hydrogenation of substituted nitrobenzenes. M.: Krasand. 2016. 528 p. (in Russian).

Ivanova Yu.B., Plotnikova A.O., Semeikin A.S., Lyubimova T.V., Mamardashvili N.Zh. // Zhurn. Obshch. Khim. 2017. V. 87. N 8. P. 1331-1341 (in Russian). DOI: 10.1134/S1070363217080187.

Mayranovskiy V.G. Electrochemistry of porphyrines. Porphyrines: spektroscopy, electrochemistry, application. M.: Nauka. 1987. P. 127 (in Russian).

Опубликован
2023-07-19
Как цитировать
Bazanov, M. I., Berezina, N. M., Kokorin, M. S., Semeikin, A. S., & Petrova, D. V. (2023). СИНТЕЗ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ МЕТАЛЛОКОМПЛЕКСОВ 10,15,(20)-ДИНИТРО-5-(4-НИТРОФЕНИЛ)-2,3,7,8,12,13,17,18-ОКТАМЕТИЛПОРФИНА C Со(II), Ni(II), Cu(II) И Pd(II). ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 66(9), 46-55. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20236609.6853
Выпуск
Том 66 № 9 (2023)
Раздел
ХИМИЯ неорганич., органич., аналитич., физич., коллоидная, высокомол. соединений

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)