Supramolecular complexes of oxoporphyrinogens with organic molecules

Abstract

Title: Supramolecular complexes of oxoporphyrinogens with organic molecules Author: Václav Březina Department: Department of Macromolecular Physics Supervisor: doc. RNDr. Lenka Hanyková, Dr., Department of Macromolecular Physics Abstract: Oxoporphyrinogens are flat macrocyclic molecules possessing binding and protonation sites, and capable of light absorption in the visible region. These properties are prerequisites for a colori- metric molecular sensor, i.e. a specific detector of other molecules in the sample. In this work, we studied chromic properties of three oxoporphyrinogens, OxP and its partially (Bz2OxP) and fully (Bz4OxP) N-benzylated derivatives. Their colorimetric response to organic acids is caused by protonation and subsequent formation of supramolecular host-guest complex. We have shown that colorimetric sensitivity is highest for OxP and gradually weakens for Bz2OxP and Bz4OxP since the N-benzylation blocks the central binding sites, decreasing binding affinity of the ox- oporphyrinogens. Furthermore, solvatochromic response of the oxoporphyrinogens to varying solvent polarity showed similar sensitivity decrease in Bz2OxP and Bz4OxP. The chromic and binding properties were studied by UV/vis and NMR spectroscopy, host-guest binding models were applied to describe the formation of...

Oxoporfyrinogeny, ploché makrocyklické molekuly, na sebe dokáží navázat kyseliny či jiné látky a zároveň pohlcují světlo ve viditelném oboru. Tyto vlastnosti jsou předpokladem pro molekulární kolorimetrický senzor, detekující přítomnost konkrétních látek ve vzorku. V této práci jsme studovali chromismus tří oxoporfyrinogenů, OxP a jeho částečně (Bz2OxP) a úplně (Bz4OxP) N-benzylovaných derivátů. Jejich kolorimetrická odezva na organické kyseliny je způsobena protonací a následnou tvorbou supramolekulárního "host-guest" komplexu. Vysoká citlivost OxP na přítomnost kyseliny se postupně snižuje u Bz2OxP a Bz4OxP, neboť N-benzylace blokuje centrální vazebná místa a tím se snižuje vazebná afinita oxoporfyrinogenů. Kromě toho byla pozorována solvatochromická odezva oxoporfyrinogenů na měnící se polaritu rozpouštědla, kde se ukázala podobně snížená citlivost u Bz2OxP a Bz4OxP. Ke studiu chromismu a vazebných vlastností byly použity UV/vis a NMR spektroskopie, tvorba komplexů oxoporfyrinogen-kyselina byla popsána vazebnými modely typu "host-guest". Přítomnost chemické výměny v NMR spektrech protonovaného OxP a Bz2OxP ukázala na přítomnost několika dynamických procesů, mimo jiné prototropní tautomerizace (tj. změna místa protonace) nebo rotace objemných postranních skupin v Bz2OxP. Tyto procesy byly v NMR...