СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ПЕРИФЕРИЧЕСКИ И НЕПЕРИФЕРИЧЕСКИ ЗАМЕЩЕННЫХ ФТАЛОЦИАНИНОВ ЦИНКА И МАГНИЯ НА ОСНОВЕ 3/4- (4-БРОМ-2-((4-МЕТОКСИФЕНИЛ)ДИАЗЕНИЛ)ФЕНОКСИ)ФТАЛОНИТРИЛА
Аннотация
В работе описана оптимизация методики синтеза и выделения 4-бром-2-метоксифенилдиазенилфенола, который использовали в качестве нуклеофила в реакциях с 3- и 4-нитрофталонитрилами. Полученные 3-(4-бром-2-((4-метоксифенил)диазенил)фенокси)- и 4-(4-бром-2-((4-метоксифенил)диазенил)фенокси)фталонитрилы применяли для темплатной конденсации с ацетатами магния или цинка. Описана методика выделения и очистки синтезированных соединений. Структура и состав подтверждены с привлечением ИК, 1Н ЯМР и электронной спектроскопии. Периферическая функционализация макроцикла сопряженным азохромофорным фрагментом придает молекулам фталоцианинов особые оптические свойства. Данный класс фталоцианинов, содержащих в своем составе дополнительную хромофорную систему, привлекателен для потенциального применения не только в качестве традиционных для фталоцианиновых соединений пигментов и красителей, а также в качестве химических сенсоров, сенсибилизированных красителем солнечных элементах и фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии. Полученные нитрилы и фталоцианиновые комплексы растворимы в таких органических растворителях, как хлороформ, толуол, ТГФ и ДМФА. Изучено влияние местоположения заместителя на спектральные свойства полученных металлокомплексов (Zn, Mg) в органических растворителях. Для непериферически замещенных металлофталоцианинов изучены кислотно-основные свойства. Для наблюдения и изучения кислотно-основного эффекта проводили спектрофотометрическое титрование полученных комплексов трифторуксусной кислотой в толуоле. Показано, что комплекс магния более основный по сравнению с комплексом цинка. В данной работе также изучены люминесцентные свойства и определены квантовые выходы образования синглетного кислорода для синтезированных комплексов в ТГФ. В работе отмечено влияние местоположения заместителя на квантовый выход флуоресценции, а также на генерацию синглетного кислорода.
Для цитирования:
Бычкова А.Н., Шишлова А.А., Казарян К.Ю., Тихомирова Т.В., Вашурин А.С. Синтез и свойства периферически и непериферически замещенных фталоцианинов цинка и магния на основе 3/4- (4-бром-2-((4-метоксифенил)диазенил)фенокси)фталонитрила. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 4. С. 17-27. DOI: 10.6060/ivkkt.20246704.6919.
Литература
Yabaş E., Biçer E., Altındal A. Novel reduced graphene oxide/zinc phthalocyanine and reduced graphene ox-ide/cobalt phthalocyanine hybrids as high sensitivity room temperature volatile organic compound gas sensors. J. Mol. Struct. 2023. V. 1271. P. 134076. DOI: 10.1016/j.molstruc.2022.134076.
Botnar A., Tikhomirova T., Nalimova K., Erzunov D., Razumov M., Vashurin A. Novel d-and f-metal phthalo-cyaninates based on 4-(2, 4, 5-trichlorophenoxy) phthalo-nitrile. Synthesis, spectroscopic and fluorescent properties. J. Mol. Struct. 2020. V. 1205. P. 127626. DOI: 10.1016/j.molstruc. 2019.127626.
Orman E.B., Yazar Z., Pişkin M., Odabaş Z., Özkaya A.R. Novel 2, 6-dimethoxyphenoxy alpha substituted phthalocyaninato metal complexes: Electrochemistry, In situ spectroelectrochemistry and oxygen electrocatalysis. Synth. Met. 2022. V. 290. P. 117139. DOI: 10.1016/j.synthmet.2022.117139.
Rozhkova X., Aimukhanov A., Zeinidenov A., Paygin V., Valiev D., Bisquert J., Guerrero A., Alexeev A., Ilyassov B. Nanocomposition of PEDOT: PSS with metal phthalocyanines as promising hole transport layers for or-ganic photovoltaics. Synth. Met. 2023. V. 295. P. 117347. DOI: 10.1016/ j.synthmet.2023.117347.
Izumi Y., Ohara M., Fujii K., Yokoya A., Ogawa M. X-ray irradiation-induced ligand cleavage of a phthalocya-nine derivative, tin (IV) phthalocyanine dichloride: A po-tential for X-ray activation of caged compounds. Chem. Phys. Lett. 2023. V. 822. P. 140508. DOI: 10.1016/j.cplett.2023.140508.
Yıldız B., Ahmetali E., Arslan B. S., Menges N., Nebioğlu M., Şişman İ., Şener M.K. Effect of direct link-age of pyrazole carboxylic acid acceptor/anchoring group on the photovoltaic performance for phthalocyanine-sensitized solar cells. Dyes Pigm. 2022. V. 206. P. 110644. DOI: 10.1016/j.dyepig. 2022.110644.
Botnar A.A., Bychkova A.N., Domareva N.P., Tikhomirova T.V., Vashurin A.S. Directed synthesis and study of their spectroscopic behavior in solution of rareearth phthalocyaninates substituted by benzyloxy-and methylphenylet-hylphenoxy-groups. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 2022. V. 102. P. 303-311. DOI: 10.1007/s10847-021-01120-3.
Kobayashi N. Spectroscopically and/or structurally intriguing phthalocyanines and related compounds. Part 1. Monomeric systems. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 4. P. 446. DOI: 10.6060/ivkkt.20196206.5913_1.
Znoyko S.A., Maizlish V.E., Koifman O.I. Bifunctionally substituted phthalocyanines. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 1. P. 6-35. DOI: 10.6060/ivkkt.20246701.6859.
Wang J., Dong W., Chen Q., Si Z., Cui X., Liu D., Duan Q. Syntheses and nonlinear optical behavior of four-arm starshaped phthalocyanine indium polymers containing azobenzene. Dyes Pigm. 2021. V. 194. P. 109632. DOI: 10.1016/ j.dyepig.2021.109632.
Aralekallu S., Mohammed I., Manjunatha N., Palanna M., Sannegowda L.K. Synthesis of novel azo group sub-stituted polymeric phthalocyanine for amperometric sensing of nitrite. Sens. Actuator B: Chem. 2019. V. 282. P. 417-425. DOI: 10.1016/j.snb.2018.11.093.
Kantar C., Mavi V., Baltaş N., İslamoğlu F., Şaşmaz S. Novel zinc (II) phthalocyanines bearing azo-containing schiff base: Determination of pKa values, absorption, emission, enzyme inhibition and photochemical properties. J. Mol. Struct. 2016. V. 1122. P. 88-99. DOI: 10.1016/j.molstruc.2016. 05.055.
Vashurin A.S., Boborov A.V., Botnar A.A., Bychkova A.N., Gornukhina O.V., Grechin O.V., Erzunov D.A., Kovanova M.A., Ksenofontova K.V., Kuznetsov V.V., Lefedova O.V., Latypova A.R., Litova N.A., Marfin Y.S., Pukhovskaya S.G., Tarasyuk I.A., Tikhomirova T.V., Rumyantsev E.V., Usoltsev S.D., Filippov D.V. Chemistry of liquid-phase systems and functional materials based on coordination compounds of linear and cyclic polypyrroles. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 7. P. 76-97. DOI: 10.6060/ ivkkt.20236607.6840j.
Mgidlana S., Nyokong T. Photocatalytic desulfurization of dibenzothiophene using asymmetrical zinc (II) phthalo-cyanines conjugated to silvermagnetic nanoparticles. In-org. Chim. Acta. 2021. V. 514. P. 119970. DOI: 10.1016/j.ica. 2020.119970.
Bychkova A.N., Tikhomirova T.V., Domareva N.P., Botnar A.A., Vashurin A.S. Synthesis and Properties of Gadolinium and Erbium Phthalocyanines with an Azo-chromophore at the Macrocycle Periphery. Russ. J. Gen. Chem. 2022. V. 92. N 10. P. 2016-2022. DOI: 10.1134/S1070363 222100152.
Thimiopoulos A., Simandiras E.D., Psaroudakis N. Asymmetric phthalocyanines (A3B type) containing ami-nophenoxy and hydroxyphenyl-diazenyl-phenoxy substituents. Inorg. Chim. Acta. 2019. V. 498. P. 119105. DOI: 10.1016/j.ica. 2019.119105.
Merino E. Synthesis of azobenzenes: the coloured pieces of molecular materials. Chem. Soc. Rev. 2011. V. 40. N 7. P. 3835-3853. DOI: 10.1039/C0CS00183J.
Favre-Besse F.C., Poirel O., Bersot T., Kim-Grellier E., Daumas S., El Mestikawy S., Acher F., Pietrancosta N. Design, synthesis and biological evaluation of smallazo-dyes as potent vesicular glutamate transporters inhibitors. Eur. J. Med. Chem. 2014. V. 78. P. 236-247. DOI: 10.1016/j.ejmech. 2014.03.056.
Said B., Souad M.R., Ahmed E.H. A review on classifica-tions, recent synthesis and applications of textile dyes. Inorg. Chem. Commun. 2020. V. 115. P. 107891. DOI: 10.1016/j.inoche.2020.107891.
Şahin S., Pişkin M., Altun S., Durmuş M., Odabaş Z. First investigation on the photophysical and photochemical properties of azo-bridged phthalocyanine photosensitizers. J. Lumin. 2016. V. 180. P. 219-223. DOI: 10.1016/j.jlumin.2016.08.039.
Tahir T., Tabassum R., Javed Q., Ali A., Ashfaq M., Shahzad M.I. Synthesis, kinetics, structure-activity rela-tionship and in silico ADME studies of new diazenyl azo-phenol derivatives against urease, SARS-CoV-2 main pro-tease (Mpro) and ribosomal protein S1 (RpsA) of Mycobacterium tuberculosis. J. Mol. Struct. 2022. V. 1254. P. 132336. DOI: 10.1016/j.molstruc.2022.132336.
Mishra V.R., Ghanavatkar C.W., Mali S.N., Qureshi S.I., Chaudhari H.K., Sekar N. Design, synthesis, antimi-crobial activity and computational studies of novel azo linked substituted benzimidazole, benzoxazole and benzo-thiazole derivatives. Comput. Biol. Chem. 2019. V. 78. P. 330-337. DOI: 10.1016/j.compbiolchem.2019.01.003.
Ağırtaş M.S., Çelebi M., Gümüş S., Özdemir S., Okumuş V. New water soluble phenoxy phenyl diazenyl benzoic acid substituted phthalocyanine derivatives: Synthesis, antioxidant activities, atypical aggregation behavior and electronic properties. Dyes Pigm. 2013. V. 99. N 2. P. 423-431. DOI: 10.1016/j.dyepig.2013.05.019.
Taraimovich E.S., Stuzhin P.A., Koifman O.I. Acidbase properties of thianaphthene-annulated porphyrazine and tetra (pyrazino) porphyrazine complexes with aluminum group metals. Russ. J. Gen. Chem. 2013. V. 83. P. 392-397. DOI: 10.1134/S1070363213020266.
Ogunsipe A., Maree D., Nyokong T. Solvent effects on the photochemical and fluorescence properties of zinc phthalocyanine derivatives. J. Mol. Struct. 2003. V. 650. N 1-3. P. 131-140. DOI: 10.1016/S0022-2860(03)00155-8.
Van Leeuwen M., Beeby A., Fernandes I., Ashworth S.H. The photochemistry and photophysics of a series of alpha octa (alkyl-substituted) silicon, zinc and palladium phthalocyanines. Photochem. Photobiol. Sci. 2013. V. 13. P. 62-69. DOI: 10.1039/c3pp50219h.
Li Z., Xu S., Chen Z., Zhang F. Photophysical and non-linear optical properties of an azobenzene substituted zinc phthalocyanine. Optik. 2014. V. 125. N 15. P. 3833-3836. DOI: 10.1016/j.ijleo.2014.01.176.
Chen Z., Zhong C., Zhang Z., Li Z., Niu L., Bin Y., Zhang F. Photoresponsive J-Aggregation Behavior of a Novel Azobenzene− Phthalocyanine Dyad and Its Third-Order Optical Nonlinearity. J. Phys. Chem. B. 2008. V. 112. N 25. P. 7387-7394. DOI: 10.1021/jp710461p.
Gorduk S. Investigation of photophysicochemical properties of non-peripherally tetra-substituted metal-free, Mg(II), Zn(II) and In(III)CI phthalocyanines. Polyhedron. 2020. V. 189. P. 114727-114736; DOI: 10.1016/j.poly.2020.114727.
