СПЕЦИФИКА КИСЛОТНО – ОСНОВНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОКТА(4-ТРЕТ-БУТИЛФЕНИЛ)ТЕТРАПИРАЗИНОПОРФИРАЗИНА С ОРГАНИЧЕСКИМИ ПРОТОНОАКЦЕПТОРНЫМИ МОЛЕКУЛАМИ В БЕНЗОЛЕ
Аннотация
Изучена реакция кислотно-основного взаимодействия окта(4-трет-бутилфенил)тетрапиразинопорфиразина с пиридином, 2-метилпиридином, морфолином, пиперидином, н-бутиламином, трет-бутиламином, диэтиламином, триэтиламином и диметилсульфоксидом в бензоле. Показано, что исследуемый порфиразин образует кинетически устойчивые комплексы с переносом протонов с пиридином, 2-метилпиридином, морфолином и диметилсульфоксидом. В системе бензол – основание реализуется кислотно –основное равновесие между молекулярной формой окта(4-трет-бутилфенил)тетрапиразинопорфиразина и его комплексом с переносом протонов. Обнаружено, что взаимодействие замещенного тетрапиразинопорфиразина с морфолином в бензоле является кинетически контролируемым процессом, протекающим с низкими скоростями реакции и высокими значениями энергии активации процесса, не свойственными большинству относительно простых жидкофазных кислотно – основных систем. Экспериментально установлено кинетическое уравнение процесса, и с учетом спектральных изменений, сопровождающих реакцию, предложена схема двухстадийного переноса протонов NH-групп окта(4-трет-бутилфенил)тетрапиразинопорфиразина к морфолину в бензоле. Показано возможное строение комплексов с переносом протонов окта(4-трет-бутилфенил)тетрапиразинопорфиразина с органическими основаниями. В этих комплексах внутрициклические атомы водорода, связанные с молекулами оснований, располагаются над и под плоскостью молекулы, а перенос протонов от кислоты к основанию ограничивается либо образованием Н-комплекса, либо ион-ионного ассоциата, представляющего собой Н-связанную ионную пару. В зависимости от протоноакцепторной способности основания кислотно-основное равновесие может смещаться в сторону более или менее полярной структуры. Обнаружено, что в системе бензол – н-бутиламин (трет-бутиламин, диэтиламин, триэтиламин, пиперидин) кислотно – основное взаимодействие с участием окта(4-трет-бутилфенил)тетрапиразинопорфиразина протекает предельно быстро, со скоростями, не позволяющими измерить их обычными спектрофотометрическими методами. Образующиеся при этом комплексы с переносом протонов являются чрезвычайно лабильными вследствие протекания конкурентной реакции за протон, приводящей к образованию дианионной формы окта(4-трет-бутилфенил)тетрапиразинопорфиразина, которая вследствие отсутствия компенсации избыточного заряда в макроцикле подвергается самопроизвольному распаду с образованием низкомолекулярных бесцветных продуктов реакции.
Литература
Novakova V., Donzello P.A., Ercolani C., Zimcik P., Stuzhin P.A. Tetrapyrazinoporphyrazines and their metal derivatives. Part II: Electronic structure, electrochemical, spectral, photophysical, and other application related properties. Coord. Chem. Rev. 2018. V. 361. N 4. P. 1-73. DOI: 10.1016/j.ccr.2018.01.05.
Ivanova Y.B., Dmitrieva O.A., Khrushkova Y.B., Lyu-bimova T.V., Semeikin A.S., Mamardashvili N.Z. Synthesis and acid-base, apsorption and fluorescence propertiof phthalocyanine derivatives. Russ. J. Gen. Chem. 2020. V. 90. N 5. P. 817-822. DOI: 10.31857/S0044460Х20050157.
Osipova G.V., Petrov O.A. Catalytic influence of nitrogen-containing base on compleхation of octa(m-trifluoromethyl-phenyl)porphyrazine and heхa(m-trifluoromethylphenyl)benzoporhyrazine with zinc acetate in benzene. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. [ChemChemTech]. 2020. V. 63. N 6. P. 4-11 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206306.6186.
Osipova G.V., Petrov O.A. Catalytic influence of pyridine on compleх forming ability of octa(m-trifluoromethylphenyl)porphyrazine and heхa(m-trifluoromethylphenyl)benzoporphyrazine with zinc acetate in benzene. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Teknol. [ChemChemTech]. 2018. V. 61. N 7. P. 31-36 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20186107.5701.
Petrov O.A., Sadovskaya I.N. Catalytic action of nitrogen containing bases on kinttics of zinc and heхa(m-trifluoromethylphenyl)benzoporhyrazine compleхformation. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Teknol. [Chem-ChemTech]. 2017. V. 60. N 3. P. 36-41 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.2017603.5543.
Petrov O.A. Kinetic features of the formation of zinc compleх with heхa(m-trifluoromethylphenyl)benzoporhyrazine in a nitrogen containing base-benzene system. Russ. J. Phys. Chem. A. 2018. V. 92. N 9. P. 1664-1669. DOI: 10.1134/S0044453718090200.
Petrov O.A., Osipova G.V., Kharlamova P.S. Effect of a nitrogen containing base of the kinetics of formation of the zinc octa(m-trifluoromethylphenyl)porphyrazine compleхin benzene. Russ. J. Phys. Chem. A. 2019. V. 93. N 6. P. 1049-1053. DOI: 10.1134/S00444537190.
Petrov O.A. Effect of acid-base interaction on compleхing ability of β-substituted porphyrazines with magnesium salts in proton-acceptor media. Russ. J. Gen. Chem. 2019. V. 89. N 11. P. 1820-1830. DOI: 10.1134/S0044460Х19110155.
Stuzhin P.A., Ivanova S.S., Koifman O.I., Petrov O.A., Nazarova A. On the synthesis and properties of the Mg (II) compleх of perfluorinated octaphenylporphyrazine. Inorg. Chem. Comm. 2014. V. 49. P. 72-75. DOI: 10.1016./j.inoche.2014.09.002.
Stuzhin P.A., Khelevina O.G., Berezin B.D. Phthalocyanines: Properties and Applications. Ed. by C.C. Lesnoff, A.B.P. Lever. N.Y.: VCH Publ. Inc. 1996. V. 4. P. 19-47.
Kokareva E.A., Petrov O.A., Khelevina O.G. Coordination Propertries of Octaethyl- and Octapenyltetrapyrazino-porphyrazines in Proton-Acceptor Media. Macroheterocycles. 2009. V. 2. N 2. P. 157-163. DOI: 10.6060/mhc2009.2.157.
Petrov O.A., Aganicheva K.A., Gamov G A., Kiselev A.N. Kinetic Features of Tetra(1,2,5- Selenodi-azozol)porphyrazines Destruction in Proton-Acceptor Media. Russ. J. Phys. Chem. A. 2020. V. 94. N 9. P. 1843-1847. DOI: 10.31857/S0044453720090228.
Petrov O.A., Kuzmina E.L., Khelevina O.G., Maizlish V.E. The kinetic of proton transfer from octaphenylsubsti-tuted tetraazaporphyrazins to organic bases in benzene. Russ. J. Phys. Chem. A. 2011. V. 85. N 9. P. 1574-1579. DOI: 10.1134/S0036024411090238.
Petrov O.A., Kuzmina E.L. The kinetic of proton transfer from heхa(m-trifluoromethylphenyl)benzoporhyrazine to ni-trogen containing bases in benzene. Russ. J. Phys. Chem. A. 2012. V. 86. N 12. P. 1821-1825. DOI: 10.1134/S0036024412120217.
Osipova G.V., Petrov O.A., Efimova S.V. The kinetic stability substituted tetrapyrazinoporphyrazines in a system nitrogen base-dimethylsulfoхide. Russ. J. Gen. Chem. 2013. V. 83. N 3. P. 470-475. DOI: 10.1134/S1070363213030262.
Petrov O.A., Kiselev A.N., Teletskii Z.A., Belyaeva A.O. The kinetic stability of tetra(1,2,5-selenodiazolo)porhyrazine in the nitrogen containing base- dimethylsulfoхide system. Russ. J. Gen. Chem. 2019. V. 89. N 3. P. 429-433. DOI: 10.1134/S1070363219030101.
Molecular Interactions. Ed. by H. Ratajczak, W. Orvil-Thomas. N. Y.: Moscow: Mir. 1982. 614 p.
Zundel G. Hydrogen bonds with large proton polarizability and proton transfer processes in electrochemistru and biology. Ed. by I. Prigogin, S.F. Rise. N.Y.; London: Wiley and Sons. Inc. 2000. 217 p.
Stuzhin P.A. Theoretical AV-1 study of acidity of porphyrins, azaporphyrins and porphyrazines. J. Porph. Phthal. 2003. V. 7. N 11-12. P. 813-832. DOI: 10.1142/S1088424603001014.
Raihardt C. Solvents and environmental effects in organic chemistry. M.: Mir. 1991. 764 p. (in Russian).
CRC Handbook of Chemistry and Physics. Ed. by W.M. Haynes. N.Y.: Taylor and Francis. 2013. 2668 p.
