ТЕРМОХИМИЯ РАСТВОРЕНИЯ ТЕТРАХЛОРИДА 5,10,15,20-ТЕТРАКИС(1'-КАРБОКСИМЕТИЛПИРИД-4-ИЛ)ПОРФИРИНА И 5,10,15,20-ТЕТРАКИС(1'-КАРБОКСИМЕТИЛПИРИД-4-ИЛА) ТЕТРАБРОМИД ПОРФИРИНА 298.15 К
Аннотация
Синтезированы 5,10,15,20-тетракис(1'-карбоксиметилпирид-4-ил) порфирин тетра-хлорид (1) и 5,10,15,20-тетракис(1'-карбоксиметилпирид-4-ил)порфирин тетрабромид (2). Растворимые в воде производные тетрапиридилпорфина представляют собой соли галогенидов с многозарядными катионами со сложной ароматической структурой. Значения стандартных энтальпий образования соединений рассчитывали с использованием метода аддитивных групп, основанного на групповой систематике с классификацией фрагментов типа Бенсона, которая учитывает влияние первичного окружения для атомов. Тепловые эффекты растворения кристаллических тетрапиридилпорфинов (1) и (2) в воде и в водных растворах КОН при 298,15 К определяли прямым калориметрическим методом. Интегральные энтальпии растворения измерялись на калориметре переменной температуры с изотермической оболочкой. Реакционная часть калориметра и все внутренние части, контактирующие с раствором, изготовлены из титанового сплава ВТ1-0. Объем калориметрической ячейки составлял ~60 см3. Стабильность системы термостатирования при калориметрических измерениях поддерживалась с точностью 10–3 К. Работу установки проверяли по интегральной энтальпии растворения кристаллического хлорида калия в воде. Впервые получены значения стандартных энтальпий образования тетрапиридилпорфинов и продуктов их диссоциации в водном растворе. Они являются ключевыми величинами в термохимии этих соединений, открывают возможность проведения строгих термодинамических расчетов в системах с тетрапиридилпорфином. Различия в термодинамических параметрах для порфиринов (1) и (2) связанны, очевидно, с влиянием разных по своей природе противоионов (хлоридом или бромидом). Это открывает возможность использовать полученные калориметрические данные для идентификации этих ионов, что может быть полезно в некоторых областях промышленности. Сложность и многообразие структур порфиринов определяет специфику их поведения в химических реакциях и физико-химических процессах, имеющих место в растворах.
Для цитирования:
Крутова О.Н., Березина Н.М., Волков А.В., Семейкин А.С., Базанов М.И., Черников В.В., Крутов П.Д. Термохимия растворения тетрахлорида 5,10,15,20-тетракис(1'-карбоксиметилпирид-4-ил)порфирина и 5,10,15,20-тетракис(1'-карбоксиметилпирид-4-ила) тетрабромид порфирина 298.15 К. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 4. С. 28-36. DOI: 10.6060/ivkkt.20246704.6978.
Литература
Gamboa M., Campos M., Torres L.A. Experimental Determination of Enthalpies of Solution of Tetraphenyl Porphyrin (TPP) and Some Metal Derivatives, in Chloroform: Interpretation of the Solvation Processes at a Mo-lecular Level. Inorg. Chem. 2010. V. 49. P. 659–664. DOI: 10.1021/ic901921q.
Kustov A.V., Smirnova N.L., Berezin M.B. Standard enthalpies and heat capacities of ethyl acetate and deu-teroporphyrindimethylester solution in N,N-dimethylformamide at 298-318K. Thermochim. Acta. 2011. V. 521. P. 224-226. DOI: 10.1016/j.tca.2011.02.020.
Kustov A.V., Smirnova N.L., Berezin D.B., Berezin M.B. Blood porphyrins in binary mixtures of N,N-dimethylformamide with 1-octanol and chloroform: The energetics of solvation, (solute+cosolvent) interactions and model calculations. J. Chem. Thermodynamics. 2015. V. 83. P. 104–109. DOI: 10.1016/j.jct.2014.12.013.
Berezina N.M., Berezin M.B. Solubility of tetra(pyrid-3- and 4-yl)porphines and their complexes with d-metals in chloroform and ethanol. Zhurn. Fiz. Khim.. A. 2016. V. 90(4). P. 787-791 (in Russian). DOI: 10.1134/S003602441604004X.
Berezina N.M., Berezin M.B., Semeikin A.S. Solvation interactions and photostability of tetrakis(1-methylpyridyl)porphyrin derivatives. J. Mol. Liq. 2019. V. 290. Р. 111196. DOI: 10.1016/j.molliq.2019.111196.
Berezin M.B., Berezina N.M., Bazanov M.I., Semeikin A.S. Solvation Interactions of Tetrapyridylporphyrin De-rivatives in Aqueous Solutions. Macroheterocycles. 2011. V. 4(1). P. 26-29. DOI: 10.6060/mhc2011.1.05.
Berezina N.M., Bazanov M.I., Semeikin A.S., Berezin M.B. The physicochemical properties of complexones, tetrapyridylporphin derivatives. Zhurn. Fiz. Khim. A. 2009. V. 83. N 5. P. 785-791 (in Russian). DOI: 10.1134/S0036024409050185.
Lytkin A.I., Krutova O.N., Tyunina E.Y., Krutova E.D., Mokhova Y.V. Thermodynamic characteristics of acid-core reactions interactions in the water solution piri-doxal-5'-phosphate. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 7. P. 10-14. DOI: 10.6060/ ivkkt.20206307.6184.
Wadsö I., Goldberg R.N. Standards in isothermal micro-calorimetry (IUPAC Technical Report). Pure Appl. Chem. 2001. V. 73. P. 1625–1639. DOI: 10.1351/pac200173101625.
Takhistov A.V., Ponomarev D.A. Organic Mass Spectrometry. SPb.: VVM. 2002. 346 p. (in Russian).
Kizin A.N., Lebedev Yu.A. Calculation of the enthalpies of formation of polysubstituted aliphatic compounds in the solid phase. Dokl. AN USSR. 1982. 262. V. 4. P. 914 (in Russian).
Zakirov D.R., Bazanov M.I., Volkov A.V., Semeikin A.S. Standard thermodynamic characteristics of a zinc(II)-etioporphyrin-I complex. Zhurn. Fiz. Khim. 2001. V. 75(12). P. 2114-2115 (in Russian).
Krutova O.N., Maizlish V.E., Lytkin A.I., Chernikov V.V., Volkov A.V., Fedotova A.E., Krutov P.D. Ther-mochemistry of the Dissolution of Tetra-4-carboxymetallophthalocyanines in Aqueous Solutions of KOH at 298.15 K. Zhurn. Fiz. Khim. 2023. V. 97. N 2. Р. 318–322 (in Russian). DOI: 10.1134/S0036024423020115.
Tyunina E.Yu., Krutova O.N., Lytkin A.I. Determination of the complexation parameters of L-asparagine with some biologically active pyridine derivatives in aqueous solutions from calorimetric results. Thermochim. Acta. 2020. V. 690. P. 178704. DOI: 10.1016/j.tca.2020.178704.
Meshkov A.N., Gamov G.A. Mathematical processing of experimental data, obtained on the ampoule calorimeter and calorimeter titrans with different cell types. Zhurn. Fiz. Khim. 2023. V. 97(2). P. 204–209 (in Russian). DOI: 10.31857/S0044453723020164.
Meshkov A.N., Gamov G.A. KEV: A free software for calculating the equilibrium composition and determining the equilibrium constants using UV-Vis and potentiometric data. Talanta. 2019. V. 198. P. 200-205. DOI: 10.1016/j.talanta.2019.01.107.
Vasil’ev V.P. Thermodynamic Properties of Electrolyte Solutions. M.: Vyssh. Shk. 1982. 200 p. (in Russian).
Ramotowska S., Dąbkowska I., Zarzeczańska D. In pursuit of the ideal chromoionophores (part II): The struc-ture-property relationship for electrochemical signaling capacities of aza-12-crown-4 ethers substituted with an anthraquinone moieties. Hybrid Gold Open Access. 2022. V. 197. P. 273-281. DOI: 10.1016/j.dyepig.2021.109891.
Kuz'mina A., Volkova M., Kuz'mina K., Usacheva T., Sharnin V., Arena I. Effect of reactant solvation on the stability of complexes of silver(I) with 18-crown-6 in ethanol-dimethyl sulfoxide mixtures. J. Molec. Liq. 2019. V. 276. P. 78-82. DOI: 10.1016/j.molliq.2018.11.097.
Usacheva T.R., Pham Thi L., Sharnin V.A. Calorimetric study of the molecular complex formation of glycyl–glycyl–glycine with 18-crown-6 in aqueous organic solvents. Zhurn. Obshch. Khim. 2017. V. 87. P. 591–599 (in Russian). DOI: 10.1134/S1070363217030355.
Krutova O., Usacheva T., Niccoli M., Giancola C. Thermochemical analysis of intermolecular interactions of L-carnosine with isonicotinic acid in aqueous solutions. J. Therm. Anal. Calorimetry. 2021. V. 147(4). P. 1-7. DOI: 10.1007/ s10973-021-10982-1.
Krutova O.N., Chernikov V.V., TyuninaE.Yu., Krutov P.D., Romanov R.A. Standard enthalpy of formation of lornoxicam and its anion L- in aqueous solution. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 12. P. 6-11. DOI: 10.6060/ivkkt.20226511.6696.
Bushuev Y., Usacheva T., Sharnin V. Molecular dynamics simulations of 18-crown-6 aqueous solutions. J. Molec. Liq. 2016. V. 224. Pt. A. P. 825. DOI: 10.1016/j.molliq.2016.10.062.
Lytkin A.I., Barannikov V.P., Badelin V.G., Krutova O.N. Enthalpies of acid dissociation of L-carnosine in aqueous solution. J. Therm. Anal. Calorimetry. 2020. V. 139. P. 3683–3689. DOI: 10.1007/s10973-019-08604-y.
Kustov A.V., Smirnova N.L., Berezin D.B., Berezin M.B. Thermodynamics of Solution of Hemato- and Deu-teroporphyrins in N,N- Dimethylformamide. J. Chem. Eng. Data. 2013. V. 58. N 9. P. 2502-2505. DOI: 10.1021/je400388j.
Kustov A.V., Bekeneva A.V., Saveliev V.I., Korolev V.P. Solvation of tetraethyl- and tetrabutylammonium bromides in aqueous acetone and aqueous hexamethyl phosphoric triamide mixtures in the waterrich region. J. Solution Chem. 2002. V. 31. N 1. P. 71-80. DOI: 10.1023/A:1014809219103.
Lytkin A.I., Chernikov V.V., Krutova O.N., Skvortsov I.A. Standard enthalpies of formation L-lysine and the products of its dissociation in aqueous solutions. J. Therm. Anal. Cal. 2017. V. 130. N 1. P. 457-460. DOI: 10.1007/s10973-017-6134.
