کاربرد طیف‌های فرابنفش- مرئی و رزونانس مغناطیسی هسته ای دی‌کاتیون پورفیرین‌ها در بررسی انعطاف‌پذیری ساختاری پورفیرین‌ها در حالت محلول

خزایی, سعیده; زکوی, سعید

کاربرد طیف‌های فرابنفش- مرئی و رزونانس مغناطیسی هسته ای دی‌کاتیون پورفیرین‌ها در بررسی انعطاف‌پذیری ساختاری پورفیرین‌ها در حالت محلول

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده شیمی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان، زنجان، ایران.

چکیده

در این پژوهش، تأثیر پروتوندار شدن مرکز پورفیرین بر طیفهای UV-vis، ¹³C NMR و ¹H NMR مزو- تترا(آریل)پورفیرینها بررسی شد. پورفیرین های به کار برده شده از نظر توانایی الکتروند هندگی و ازدحام فضایی گروه های موقعیت مزو با هم تفاوت دارند. در طیف UV-vis جابجایی در موقعیت نوار سورت و در طیفهای NMR تغییر در جابجایی شیمیایی هیدروژن و کربن های موقعیت بتا شواهدی در مورد میزان تغییر شکل بیرون از صفحه ای هسته پورفیرین به دست می دهند. همچنین، موقعیت نوارهای مربوط به طول موج های بلندتر در طیف UV-Vis دیکاتیونها ارتباط مستقیمی با میزان همصفحگی گروههای آریل موقعیت های مزو با صفحه میانگین پورفیرین دارد. جانشین کردن موقعیت اورتوی گروه فنیل با گروههای حجیم متیل و کلر منجر به کاهش زیادی در میزان زینی شکل شدن مرکز پورفیرین و هم صفحگی گرو ههای آریل با آن م یشود. به کارگیری همزمان از سه نوع طیفبینی یاد شده، اطلاعات مفیدی در مورد میزان انعطافپذیری هسته پورفیرین نسبت به تغییر ساختار از صورت بندی مسطح به صورت بندی زینیشکل فراهم می کند. همچنین این تغییرهای طیفی امکان مقایسه اندازه نسبی زاویه دووجهی بین گروه های آریل و صفحه میانگین پورفیرینهای گوناگون را فراهم می کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] De Montellano P.R.O., "Cytochrome P450: Structure, Mechanism, and Biochemistry", Springer Science & Business Media (2005).

[2] Mosinger J., Slavetınska L., Lang K., Coufal P., Kubat P., Cyclodextrin Carriers of Positively Charged Porphyrin Sensitizers, Org. Biomol. Chem., 7(18): 3797 (2009).

[3] Zakavi S., Hoseini S., Mojarrad, A.G., New Insights Into The Influence of Weak and Strong Acids on the Oxidative Stability and Photocatalytic Activity of Porphyrins, New J. Chem., 41(19):11053-11059 (2017).

[4] رحمتی، محمدحسین؛ فرهادی، سعید؛ زبردستی، عابدین، فتوکربوکسیل زدایی گروهی از α- آریل کربوکسیلیک اسیدها با استفاده از کاتالیست منگنز(2،6- دی کلروفنیل)پورفیرین کلرید (Mn(TDCPP)Cl) در حضور هیدروژن پراکسید، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)30: 85 تا 90 (1390).

[5] Somma M.S., Medforth C.J., Nelson N.Y., Olmstead M.M., Khoury R.G., Smith K.M., Evidence for Unusually Strong Intramolecular Hydrogen Bonding in Highly Nonplanar Porphyrins, Chem. Commun., 1999 (13):1221-1222 (1999).

[6] Medforth C.J., Muzzi C.M., Shea K.M., Smith K.M., Abraham R.J., Jia S., Shelnutt J.A., NMR Studies of Nonplanar Porphyrins. Part 1. Axial Ligand Orientations in Highly Nonplanar Porphyrins, J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2, 1997(4): 839-834 (1997).

[7] Haddad R.E., Gazeau S., Pécaut J., Marchon J.C., Medforth C.J., Shelnutt J.A., Origin of the Red Shifts in the Optical Absorption Bands of Nonplanar Tetraalkylporphyrins, J. Am. Chem. Soc.,125(5): 1253-1268 (2003).

[8] Zakavi S., Ghloami Gharab N., Interaction of Para-Substituted Meso-Tetraphenylporphyrins and Meso-Tetra(n-propyl)porphyrin with Weak and Strong Carboxylic Acids: a UV–Vis Spectroscopic Study, Polyhedron, 26(12): 2425-2432 (2007).

[9] Aronoff S., Perchloric Acid Titrations of Porphyrins in Nitrobenzene, J. Phys. Chem.,62: 428-431 (1958).

[10] Stone A., Fleischer E.B., The Molecular and Crystal Structure of Porphyrin Diacids, J. Am. Chem. Soc.,90(11): 2735-2748 (1968).

[11] Senge M.O., A conformational study of 5,10,15,20-tetraalkyl-22H+,24H+-porphyrindiium Salts (Dication Salts), Z. Naturforsch., 55b(3-4): 336-344 (2000).

[12] Walter R.I., Ojadi E.C.A., Linschitzll H., A Proton NMR Study of the Reactions with Acid of Meso-Tetraphenylporphyrins with Various Numbers of 4-(dimethylamino) Groups,J. Phys. Chem. 97(50): 13308-13312 (1993).

[13] Cheng B., Munro O.Q., Marques H.M., Scheidt W.R., An Analysis of Porphyrin Molecular FlexibilitysUse of Porphyrin Diacids, J. Am. Chem. Soc. 119(44): 10732-10742 (1997).

[14] Gouterman M., Spectra of porphyrins, J. Mol. Spectrosc. 6 138-163 (1961).

[15] Zakavi S., Najafi-Ragheb M., Rafiee M., Electrochemical Study of the Dication of Porphyrins with Carboxylic Acids: Shift of the Absorption Bands Compared to That of the Redox Potentials, Inorg. Chem. Commun., 22 (1): 48-53 (2012).

[16] Zakavi S., Omidyan R., Talebzadeh S., The Influence of Protonation on the Structure and Spectral Properties of Porphine: UV-Vis, ¹H NMR and Ab Initio Studie, RSC Adv., 6(85): 82219-82226 (2016).

[17] Meot-Ner M., Adler A.D., Substituent Effects in Noncoplanar π Systems. ms-Porphins, J. Am. Chem. Soc. 97(18): 5107-5111 (1975).

[18] Alden R.G., Crawford B.A., Doolen R., Ondrias M.R., Shelnutt J.A., Ruffling of Nickel(II) Octaethylporphyrin in Solution, J. Am. Chem. Soc., 111 (6): 2070-2072 (1989).

[19] Wolberg A., On the Planarity and Resonance Effect of Tetraphenylporphyren and Its Metallocomplexes, J. Mol. Struct., 21(1): 61-66 (1974).

[20] Rosa A., Ricciardi G., Baerends E.J., Romeo A., Monsù Scolaro L., ‎Effects of Porphyrin Core Saddling, meso-Phenyl Twisting, and Counterions on the Optical Properties of meso-Tetraphenylporphyrin Diacids: The [H₄TPP](X)₂ (X ) F, Cl, Br, I) Series as a Case Study, J. Phys. Chem. A, 107 (51):11468-11482 (2003).

[21] Rosa A., Ricciardi G., Baerends E.J., Romeo A., ‎ Synergism of Porphyrin-Core Saddling and Twisting of meso-Aryl Substituents,J. Phys. Chem. A, 110 (15):5180-5190 (2006).

[22] Gorski A., Starukhin A., Stavrov S., Gawinkowski S., Waluk J., Resonance Raman Spectroscopy Study of Protonated Porphyrin, Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc., 173 (15): 350-355 (2017).

[23] Zakavi S., Omidyan R., Ebrahimi L., Heidarizadi F., Substitution Effects on the UV–Vis and 1H NMR Spectra of the Dications of Meso and/or β Substituted Porphyrins with Trifluoroacetic Acid: Electron-Deficient Porphyrins Compared to the Electronrich One, Inorg. Chem. Commun., 14(11): 1827-1832 (2011).

[24] Zakavi S., Najafi-Ragheb M., Interaction of Meso-Tetraarylporphyrins with Formic Acid: A Variable Temperature ¹H NMR Study, Inorg. Chem. Commun., 36 (1): 113-116 (2013).

[25] Mojarrad A.G., Zakavi S., Simple Low Cost Porphyrinic Photosensitizers for Large Scale Chemoselective Oxidation of Sulfides to Sulfoxides under Green Conditions: Targeted Protonation of Porphyrins, Catal. Sci. Technol.,8(3): 768-781 (2018).

[26] Heydari-turkmani A., Zakavi S., Nikfarjam N., Novel Metal Free Porphyrinic Photosensitizers Supported on Solvent-Induced Amberlyst-15 Nanoparticles with a Porous Structure, New J. Chem.,41(12): 5012-5020 (2017).

[27] Mamardashvili N. Z., Golubchikov O. A., Spectral Properties of Porphyrins and their Precursors and Derivatives, Russ. Chem. Rev.,70 (7): 577-606 (2001).

[28] Adler A.D., Longo F.R., Finarelli J.D., Goldmacher J., Assour J., Korsakoff L., A Simplified Synthesis for Meso-Tetraphenylporphin, J. Org. Chem., 32(2): 476-476 (1967).

[29] Mohajer D., Zakavi S., Rayati S., Zahedi M., Safari N., Khavasi H.R., Shahbazian S.,Unique 1:2 Adduct Formation of Meso-Tetraarylporphyrins And Mesotetraalkylporphyrins with BF₃: Aspectroscopic And Ab Initio Study, New J. Chem. 28(12): 1600-1607(2004).

[30] Smith K.M., Abraham R.J., Pearson H., The NMR spectra of Porphyrins—19: ¹³C and Proton NMR Spectra of Metal-Free Porphyrins with the Type-IX Substituent Orientation, and of Their Zinc(II) Complexes, Tetrahedron, 38(15): 2441-2449 (1982).