Thermodynamics of sublimation and the effect of aggregation on the electronic absorption spectra of etioporphyrins Cu-etiop-III and VO-etiop-III

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In this paper, a comparative experimental and theoretical study of two etioporphyrin complexes (Cu-EtioP-III and VO-EtioP-III) with transition metals is carried out. The sublimation enthalpies of Cu-EtioP-III and VO-EtioP-III were determined to be 145(3) kJ/mol and 195(5) kJ/mol, respectively using the Knudsen effusion method with mass spectrometric control of the vapor composition. The electronic absorption spectra of vacuum-sublimated Cu-EtioP-III layers were simulated using TD-DFT calculations for mono-, di-, tetra- and hexameric forms with the geometric structure corresponding to the crystal unit cell. Comparison of the results with similar data for VO-EtioP-III allows us to draw conclusions about the ability of the simplest natural porphyrinoids to form intermolecular bonds during aggregation (in thin layers, crystals).

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. V. Eroshin

Research Institute of Chemistry of Macroheterocyclic Compounds, Ivanovo State University of Chemistry and Technology

Author for correspondence.
Email: eroshin_av@isuct.ru
Russian Federation, Ivanovo

Yu. A. Zhabanov

Research Institute of Chemistry of Macroheterocyclic Compounds, Ivanovo State University of Chemistry and Technology; Institute for Physics of Microstructures of the Russian Academy of Sciences

Email: eroshin_av@isuct.ru
Russian Federation, Ivanovo; Nizhny Novgorod

P. A. Stuzhin

Research Institute of Chemistry of Macroheterocyclic Compounds, Ivanovo State University of Chemistry and Technology

Email: eroshin_av@isuct.ru
Russian Federation, Ivanovo

G. L. Pakhomov

Research Institute of Chemistry of Macroheterocyclic Compounds, Ivanovo State University of Chemistry and Technology; Institute for Physics of Microstructures of the Russian Academy of Sciences

Email: eroshin_av@isuct.ru
Russian Federation, Ivanovo; Nizhny Novgorod

References

  1. Senge M.O., Sergeeva N.N., Hale K.J. // Chem. Soc. Rev. 2021. V. 50. P. 4730. https://doi.org/10.1039/c7cs00719a
  2. Koifman O.I., Stuzhin P.A., Travkin V.V., Pakhomov G.L. // RSC Adv. 2021. V. 11. № 25. P. 15131. https://doi.org/10.1039/d1ra01508g
  3. Cherepanov D.A., Milanovskii G.E., Aibush A.V. et al. // Khim. Fizika. 2023. V. 42. № 6. P. 77. https://doi.org/10.31857/S0207401X23060031
  4. Basova T.V., Belykh D.V., Vashurin A.S., Klyamer D.D., Koifman O.I., Krasnov P.O., Lomova T.N., Loukhina I.V., Motorina E.V., Pakhomov G.L., Polyakov M.S., Semeikin A.S., Stuzhin P.A. et al. // J. Struct. Chem. 2023. V. 64. № 5. P. 1. https://doi.org/10.1134/S0022476623050037
  5. Senge M.O., Davis M. // J. Porphyrins Phthalocyanines. 2010. V. 14. № 7. P. 557. https://doi.org/10.1142/S1088424610002495
  6. Koifman O.I., Koptyaev A.I., Travkin V.V., Yunin P.A., Somov N.V., Masterov D.V., Pakhomov G.L. // Colloids Interfaces. 2022. V. 6. № 4. P. 77. https://doi.org/10.3390/colloids6040077
  7. Ngo H.T., Minami K., Imamura G. et al. // Sensors. 2018. V. 18. № 5. P. 1640. https://doi.org/10.1142/S1088424610002495
  8. Burtsev I.D., Egorov A.E., Kostyukov A.A. et al. // Khim. Fizika. 2022. V. 41. № 2. P. 41. https://doi.org/10.31857/S0207401X22020029
  9. Povolotskii A.V., Soldatova D.A., Lukyanov D.A. et al. // Khim. Fizika. 2023. V. 42. № 12. P. 70. https://doi.org/10.31857/S0207401X23120087
  10. Koifman O.I., Rychikhina E.D., Yunin P.A., Koptyaev A.I., Sachkov Yu.I., Pakhomov G.L. // Colloids Surf., A. 2022. V. 648. P. 129284. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.129284
  11. Travkin V.V., Sachkov Yu.I., Koptyaev A.I., Pakhomov G.L. // Chem. Phys. 2023. V. 573. P. 112014. https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2023.112014
  12. Pakhomov G.L., Koptyaev A.I., Yunin P.A., Somov N.V., Semeikin A.S., Rychikhina E.D., Stuzhin P.A. // ChemistrySelect. 2023. V. 8. № 45. P. e202303271. https://doi.org/10.1002/slct.202303271
  13. Koptyaev A.I., Rychikhina E.D., Zhabanov Yu.A., Travkin V.V., Pakhomov G.L. // Supramol. Mater. (China). 2024. V. 3. № 1. P. 100075. https://doi.org/10.1016/j.supmat.2024.100075
  14. Zhabanov Yu.A., Eroshin A.V., Koifman O.I., Travkin V.V., Pakhomov G.L. // Macroheterocycles. 2024. V. 17. № 1. P. 4. https://doi.org/10.6060/mhc245693p
  15. Bader R.F.W. Atoms in Molecules. Encycl. Comput. Chem. Chichester, UK: J. Wiley & Sons, 2002. https://doi.org/10.1002/0470845015.caa012
  16. Neese F. // WIREs Comput. Mol. Sci. 2012. V. 2. № 1. P. 73. https://doi.org/10.1002/wcms.81
  17. Neese F. // Ibid. 2022. V. 12. № 5. P. e1606. https://doi.org/10.1002/wcms.1606
  18. Grimme S., Brandenburg J.G., Bannwarth C. et al. // J. Chem. Phys. 2015. V. 143. № 5. P. 054107. https://doi.org/10.1063/1.4927476
  19. Praveen P.A., Saravanapriya D., Bhat S.V. et al. // Mater. Sci. Semicond. Process. 2024. V. 173. P. 108159. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2024.108159
  20. Bannwarth Ch., Grimme S. // Comput. Theor. Chem. 2014. V. 1040–1041. P. 45. https://doi.org/10.1016/j.comptc.2014.02.023
  21. Martynov A.G., Mack J., May A.K. et al. // ACS Omega. 2019. V. 4. № 4. P. 7265. https://doi.org/10.1021/acsomega.8b03500
  22. Lu T., Chen F. // J. Comput. Chem. 2012. V. 33. № 5. P. 580. https://doi.org/10.1002/jcc.22885
  23. Pogonin A.E., Krasnov A.V., Zhabanov Yu.A. et al. // Macroheterocycles. 2012. V. 5. № 4–5. P. 315. https://doi.org/10.6060/mhc2012.121109g
  24. Pogonin A.E., Tverdova N.V., Ischenko A.A. et al. // J. Mol. Struct. 2015. V. 1085. P. 276–285. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2014.12.089
  25. Perlovich G.L., Golubchikov O.A., Klueva M.E. // J. Porphyrins Phthalocyanines. 2000. V. 4. № 8. P. 699. https://doi.org/10.1002/1099-1409(200012)4:8<699:: AID-JPP284>3.0.CO;2-M
  26. Chickos J.S., Acree Jr. W.E. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2002. V. 31. № 2. P. 537. https://doi.org/10.1063/1.1475333
  27. Kudin L.S., Dunaev A.M., Motalov V.B. et al. // J. Chem. Thermodyn. 2020. V. 151. P. 106244. https://doi.org/10.1016/j.jct.2020.106244
  28. Espinosa E., Molins E., Lecomte C. // Chem. Phys. Lett. 1998. V. 285. № 3–4. P. 170. https://doi.org/10.1016/S0009-2614(98)00036-0
  29. Eroshin A.V., Otlyotov A.A., Kuzmin I.A., Stuzhin P.A., Zhabanov Y.A. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. № 2. P. 939. https://doi.org/10.3390/ijms23020939
  30. Eroshin A.V., Koptyaev A.I., Otlyotov A.A., Minenkov Y., Zhabanov Y.A. // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. № 8. P. 7070. https://doi.org/10.3390/ijms24087070
  31. Koifman O.I., Rychikhina E.D., Travkin V.V., Sachkov Y.I., Stuzhin P.A., Somov N.V., Yunin P.A., Zhabanov Yu.A., Pakhomov G.L. // ChemPlusChem. 2023. V. 88. № 5. P. e202300141. https://doi.org/10.1002/cplu.202300141
  32. Nemykin V.N., Hadt R.G. // J. Phys. Chem. A. 2010. V. 114. № 45. P. 12062. https://doi.org/10.1021/jp1083828
  33. Gouterman M. // J. Mol. Spectrosc. 1961. V. 6. P. 138. https://doi.org/10.1016/0022-2852(61)90236-3
  34. Gouterman M., Wagnière G.H., Snyder L.C. // Ibid. 1963. V. 11. № 1–6. P. 108. https://doi.org/10.1016/0022-2852(63)90011-0
  35. Mironov N.A., Milordov D.V., Abilova G.R. et al. // Pet. Chem. 2019. V. 59. P. 1077. https://doi.org/10.1134/S0965544119100074

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Rice. 1. Structure of M-EtioP-III molecules (M = Cu, VO).

Download (18KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Spatial molecular models of two dimeric forms (2a and 2b), tetramer (4) and hexamer (6) of Cu-EtioP-III.

Download (334KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Mass spectra of complexes: a – Cu-EtioP-III (T = 558 K); b – VO-EtioP-III (T = 570 K). The insets show experimental isotope distributions of the molecular ion.

Download (76KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependences of the logarithm of ion currents, ln (IT), on the reciprocal temperature: a – for the molecular ion Cu-EtioP-III in the temperature range of 510–558 K; b – for the molecular ion VO-EtioP-III in the temperature range of 538–573 K.

Download (45KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The position of the critical bond points according to the QTAIM analysis of the electron density distribution in the Cu-EtioP-III (a) and VO-EtioP-III (b) dimers.

Download (216KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. a – Calculated electronic absorption spectra of different models of Cu-EtioP-III aggregates; b – calculated spectrum of dimer 2a (1); experimental spectrum of a dilute solution of Cu-EtioP-III in toluene (2); experimental spectrum of a thin (100 nm) sublimated film of Cu-EtioP-III (3).

Download (76KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».