Zn-ТЕТРАФЕНИЛПОРФИН КАК МОДЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ПРИРОДЫ РАСТВОРИТЕЛЯ НА ТЕРМОДИНАМИКУ АКСИАЛЬНОЙ КООРДИНАЦИИ С МЕТАЛЛОПОРФИРИНАМИ

Владимир Петрович Андреев; Павел Сергеевич Соболев; Дмитрий Олегович Зайцев; Наталья Шамильевна Лебедева; Vladimir Andreev; Pavel Sobolev; Dmitry Zaitsev; Natalya Lebedeva

doi:10.17076/eb1281

Zn-ТЕТРАФЕНИЛПОРФИН КАК МОДЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ПРИРОДЫ РАСТВОРИТЕЛЯ НА ТЕРМОДИНАМИКУ АКСИАЛЬНОЙ КООРДИНАЦИИ С МЕТАЛЛОПОРФИРИНАМИ

Владимир Петрович Андреев, Павел Сергеевич Соболев, Дмитрий Олегович Зайцев, Наталья Шамильевна Лебедева, Vladimir Andreev, Pavel Sobolev, Dmitry Zaitsev, Natalya Lebedeva

Аннотация

Методом электронной спектроскопии изучена координация цинк(II)тетрафенилпорфина (Zn- ТФП) с N-оксидами пиридинов в хлористом метилене. Между логарифмами констант устойчивости комплексов, смещениями максимумов полос поглощения Zn-ТФП в электронных спектрах при комплексообразовании, основностью лиганда и σ-константами Гаммета заместителей наблюдаются линейные корреляции. В случае пиридинов в CHCl₃, CСl₄ и 1,2-дихлорэтане комплексообразование является изоравновесным компенсационным, но с N-оксидами пиридинов замена хлороформа (изоэнтальпийный процесс) на хлористый метилен (изоравновесный антикомпенсационный процесс) приводит к кардинальным изменениям в термодинамике координации. Смена изоэнтальпийного поведения N-оксидов пиридинов в хлороформе на антикомпенсационное в хлористом метилене при координации с Zn-ТФП может указывать на изменение механизма комплексообразования. Это может быть обусловлено изменением типа гибридизации атома кислорода группы N→O лиганда в зависимости от полярности растворителя. В пользу этого предположения говорит тот факт, что координация анилинов с Zn-ТФП в хлороформе (как и в случае N-оксидов возможна перегибридизация атома азота аминогруппы)также является изоэнтальпийным процессом, но в хлористом метилене становится изоравновесной в отличие от N-оксидов пиридинов с положительным значением β. Нами обнаружены хорошие линейные корреляции между константами скоростей реакций пероксидазы хрена в водных растворах с анилинами и константами устойчивости комплексов Zn-ТФП с теми же лигандами в хлороформе. Мы надеемся, что настоящая работа поможет выяснению важных закономерностей в этой области биохимии, в частности термодинамических особенностей функционирования пероксидаз.

Ключевые слова

комплексообразование; металлопорфины; гетероароматические N-оксиды; изоравновесный; изоэнтальпийный; компенсационный и антикомпенсационный эффекты

Полный текст:

PDF

Литература

Андреев В. П. Перегибридизация атома азота в анилинах и их молекулярных комплексах с v-акцепторами // Ученые записки ПетрГУ, сер. естеств. и технич. науки. 2012. № 6. С. 82.

Андреев В. П., Соболев П. С. Молекулярные комплексы металлопорфиринов как модельная система исследования донорно-акцепторных взаимодействий n,v-типа. Петрозаводск : ПетрГУ, 2015. 335 c.

Андреев В. П., Соболев П. С., Зайцев Д. О., Тимофеева С. М. Влияние природы растворителя на координацию производных пиридина с Zn-тетрафенилпорфином // Журнал общей химии. 2018. Т. 88, № 10. С. 1665–1670. DOI: 10.1134/S0044460X1810013X

Гордон А., Форд Р. Спутник химика. М. : Химия, 1976. C. 440, 443.

Лебедева Н. Ш., Павлычева Н. А., Вьюгин А. И., Давыдова О. И., Якубов С. П. Координационная способность Zn(II) порфиринов по отношению к электронодонорным лигандам. Влияние структуры и сольватационных эффектов // Изв. АН, сер. хим. 2004. № 2. C. 317–321.

Физическая химия. Теоретическое и практическое руководство / Ред. Никольского Б. П. Л.: Химия, 1987. c . 794.

Шмид Р., Сапунов В.Н. Неформальная кинетика. М. : Мир, 1985. С. 243, 244.

Andreev V. P., Sobolev P. S., Zaitsev D. O. Quantitative relations holding in coordination of (Tetraphenylporphyrinato)zinc(II) and nucleophilic substitution with anilines // Russ. J. Org. Chem. 2012. Vol. 48, no. 6. P. 772–779.

Andreev V. P., Sobolev P. S. Quantitative Correlations relating the Interaction of Zn(II)-Tetraphenylporphine and Horseradish Peroxidase with Amines // Russian Journal of Bioorganic Chemistry. 2012. Vol.38, no 2. P. 211–218.

Andreev V. P., Sobolev P. S., Zaitsev D. O., Il’yukhin A. B. Nucleophilicity of heteroaromatic N-Oxides in coordination with Zn(II) tetraphenylporphyrirnate and in substitution reaction // Russ. J. Gen. Chem. 2014. Vol. 84, no. 1. P. 115–124.

Andreev V. P., Sobolev P. S., Zaitsev D. O., Timofeeva S. M. Effect of the Solvent on the Coordination of Pyridine Derivatives with Zn Tetraphenylporphine // Russ. J. Gen. Chem. 2018. Vol. 88, no 10. P. 2108–2113.

Basak P., Debnath T., Banerjee R., Bhattacharyya M. Selective binding of divalent cations toward heme proteins // Front. Biol. 2016. Vol. 11, no 1. P. 32–42. doi : 10.1007/s11515-016-1388-0.

Bolton P. D., Hall F. M., Reece I. H. Effects of Substituents on the Thermodynamic Functions of lonisation of meta-Substituted Phenols // J. Chem. Soc. (B). 1967. P. 709.

Bel’skii V. E. Isokinetic relationships for nucleophilic substitution at the saturated carbon atom. Reactions with anions in the gas phase and various solvents // Russ. Chem. Bull. 2000. Vol. 12. P. 1968.

De Marco D., Giannetto A., Linert W. Thermodynamic relationships on complex formation. Part VII. A H-A S interplay in the equilibria for the formation of amine complexes in aqueous solution // Thermochim. Acta. 1996. Vol. 2. P. 387.

Dezhampanah H. and Firouzi R. Spectroscopic Studies on the Interaction of Co(II) Tetrapyridinoporphyrazine with Synthetic Polynucleotides and DNA // Phys. Chem. Res. 2016. Vol. 4, no. 2. 161–172. doi :10.22036/pcr.2016.12985

Egan T. J., Hunter R., Kaschula C. H., Marques H. M., Misplon A., Walden J. Structure-function relationships in aminoquinolines: effect of amino and chloro groups on quinoline-hematine complex formation, inhibition of b-hematin formation, and antiplasmodial activity // J. Med. Chem. 2000. Vol. 43, no 2. P. 283–291.

Ford D. M. Enthalpy-Entropy Compensation is Not a General Feature of Weak Association // J. Am. Chem. Soc. 2005. Vol. 46. P. 16167.

Gallicchio E., Kubo, M. M., Levy R .M. Entropy-Enthalpy Compensation in Solvation and Ligand Binding Revisited // J. Am. Chem. Soc. 1998. Vol. 18. P. 4526.

Graziano G. J. Case study of enthalpy–entropy noncompensation // Chem. Phys. 2004. Vol. 9. P. 4467.

Laure Johann, Lanfranchi Don Antoine, Davioud-Charvet Elisabeth and Mourad Elhabiri A. Physico-Biochemical Study on Potential Redox-Cyclers as Antimalarial and Antischistosomal // Drugs Curr Pharm Des . 2012. Vol. 18, no 24. P. 3539–3566.

Lebedeva N. Sh., Mikhailovskii K. V., V’ugin A. I. Thermodynamics of Formation of Molecular Synthetic Metalloporphyrin Complexes with Pyridine in Benzene and in Chloroform at 298.15 K // Russ. J. Coord. Chem. 2001. Vol. 10. P. 751

Leffler J. E., Grunwald E. Rates and Equilibria of Organic Reactions, Eds. New York.: Wiley, 1963. p. 321.

Linert W., Kudrjuwtsev A. B., Schmid R. Concerning the Problem of the Isokinetic Relationship. I A Statistical Mechanical Model // Aust. J. Chem. 1983. Vol. 10. P. 1903.

Liu L., Guo Q-X. Isokinetic Relationship, Isoequilibrium Relationship, and Enthalpy−Entropy Compensation // Chem. Rev. 2001. Vol. 3. P. 673.

Ochiai E. Aromatic Amine Oxides. Eds. Amsterdam : Elsevier, 1967. 444 p.

Pan A., Kar T., Rakshit, A. K., Moulik S. P. Enthalpy- Entropy Compensation (EEC) Effect: Decisive Role of Free Energy // J. Phys. Chem. B. 2016. Vol. 40. P. 10531

Piguet C. Enthalpy–entropy correlations as chemical guides to unravel self-assembly processes // Dalton Trans. 2011. Vol. 32. P. 8059.

Schmid R., Han L. Novel Mechanistic Aspects of the Reduction of Iron(II1) Phenanthroline Complexes by Aquo Iron(I1). Temperature Dependence of the Substituent Effect // Inorg. Chim. Acta. 1983. Vol. 69. P. 127.

References

Andreev V. P. Perehybridisatsija atoma asota v anilinah i ih molekyljarnih komplexah c v-akceptorami // Uchenje zapiski PetrGU, ser. estestv. i technich. nauki. 2012. № 6. P. 82

Andreev V. P., Sobolev P. S. Molekyljarnje komplexe metalloprphyrinov kak model’naja systema issledovanija donorno-akceptornjeh vsaimodeistvi n,v-tipa v organicheskoi khimii. Petrozavodsk : PetrGU, 2015. 335 p.

Gordon A., Ford R. Sputnik himika. M. : Khimia, 1976. p. 440, 443.

Lebedeva N. Sh., Pavljicheva N. A., V’ugin A. I., Davidova O. I., Jakubov S. P. Coordinacionnaja sposobnost’ Zn(II) porphyrinov po otnosheniyu k elektonodonornum ligandam. Vlijanie strukturji I solvatacionnujh effectov // Isv. AN, ser. Khim. 2004. № 2. P. 317–321.

Fisicheskaja khimia. Teoreticheskoe i prakticheskoe rukovodstvo / Red. Nikolski B. P. L. : Khimia, 1987. p. 794.

Shmidt R., Sapunov V. N. Neformalnaja kinetika. M. Mir, 1985. p. 243, 244.

Basak P., Debnath T., Banerjee R., Bhattacharyya M. Selective binding of divalent cations toward heme proteins // Front. Biol. 2016. Vol. 11, no 1. P. 32–42. doi : 10.1007/s11515-016-1388-0.

Bolton P. D., Hall F. M., Reece I. H. Effects of Substituents on the Thermodynamic Functions of ionisation of meta-Substituted Phenols // J. Chem. Soc. (B). 1967. P. 709.