<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">zhps</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Журнал прикладной спектроскопии</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">0514-7506</issn><publisher><publisher-name>B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">zhps-1554</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>МОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>MOLECULAR SPECTROSCOPY</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Основность порфиринов в нижнем возбужденном синглетном S1-состоянии: роль периферического замещения и строения макрогетероцикла</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Porphyrins Basicity in the Lowest Excited Singlet S1 State: the Role of Peripheral Substitution and Macroheterocycle Structure</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Шакель</surname><given-names>А. Ю.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Shakel</surname><given-names>A. Yu.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Минск</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Minsk</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Мельник</surname><given-names>А. Д.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Melnik</surname><given-names>A. D.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="en"><p>Minsk</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Крук</surname><given-names>Н. Н.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Melnik</surname><given-names>M. M.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>krukmikalai@yahoo.com </p></bio><bio xml:lang="en"><p>Minsk</p></bio><email xlink:type="simple">m.kruk@belstu.by</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Белорусский государственный технологический университет</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>Belarusian State Technological University</institution></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2024</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>22</day><month>05</month><year>2024</year></pub-date><volume>91</volume><issue>3</issue><fpage>327</fpage><lpage>334</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Шакель А.Ю., Мельник А.Д., Крук Н.Н., 2024</copyright-statement><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Шакель А.Ю., Мельник А.Д., Крук Н.Н.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Shakel A.Y., Melnik A.D., Melnik M.M.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1554">https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1554</self-uri><abstract><p>Методами абсорбционной и флуоресцентной спектроскопии изучено влияние периферического замещения и природы гетероатомов в макрогетероцикле на основность гидрофильных 5,10,15,20- тетраарилпорфиринов в нижнем возбужденном синглетном S1-состоянии. Установлено, что у собственно порфиринов оснóвность в нижнем возбужденном синглетном S1-состоянии уменьшается по сравнению с основным S0-состоянием, причем различие в константах основности рKa зависит от характера электронной коммуникации между макроциклом и периферическими заместителями. В случае индуктивного эффекта заместителей различие констант основности рKa невелико, в то время как мезомерные эффекты приводят к существенным различиям в величинах рKa. Показано, что кооперативный характер протонирования, приводящий к практически одновременному присоединению двух протонов, сохраняется в обоих случаях. Установлено, что замена в макрогетероцикле пиррольного фрагмента тиофеновым приводит к снижению кооперативности как в основном S0, так и в нижнем возбужденном синглетном S1 состояниях. Обнаружено, что в S1-состоянии константы основности, характеризующие присоединение второго и третьего протонов тиазамещенным порфирином, значительно различаются (рKa2 - рKa3 = 2), в то время как в основном состоянии они близки. Определено изменение энтропии активации ΔΔS‡ протонирования порфиринов в нижнем возбужденном S1-состоянии по сравнению с основным S0-состоянием.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The influence of peripheral substitution and the nature of the macroheterocyclic heteroatoms on the basicity of hydrophilic 5,10,15,20-tetraarylporphyrins in the lowest excited singlet S1 state has been studied using absorption and fluorescence spectroscopies. It has been established that in the proper porphyrins, the basicity of the lowest excited singlet S1 state decreases compared to the ground S0 state, and the difference in the basicity constants рKa depends on the nature of electronic communication between the macrocycle and peripheral substituents. In case of the inductive effect of substituents, the difference in the basicity constants рKa is small, while mesomeric effects lead to significant differences in рKa values. It has been shown that the cooperative nature of protonation, leading to almost simultaneous addition of two protons, is preserved in both cases. It has been established that the replacement of the pyrrole fragment with the thiophene one in the macroheterocycle leads to a decrease in cooperativity both in the ground S0 and in the lowest excited singlet S1 states. It has been found that in S1 state the basicity constants characterizing the addition of the second and the third protons by thia-substituted porphyrin differ significantly (рKa2 - рKa3 = 2), while in the ground state they are close. The activation entropy change ΔΔS‡ upon protonation of porphyrins in the lowest excited S1 state compared to that in the ground S0 state has been determined.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>макрогетероциклы</kwd><kwd>кислотно-основное равновесие</kwd><kwd>флуоресценция</kwd><kwd>основность</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>macroheterocycles</kwd><kwd>acid-base equilibria</kwd><kwd>fluorescence</kwd><kwd>basicity</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Министерства образования РБ “Изучение механизмов формирования кислотно-основных свойств водорастворимых тетрапиррольных соединений в возбужденном состоянии” (№ 20230675) (Мельнику А. Д., Шакелю А. Ю.) и гранта Президента Республики Беларусь в сфере науки на 2023 г. (Круку Н. Н.).</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">В. Г. Андрианов, О. В. Малкова, Д. Б. Березин. В кн. “Успехи химии порфиринов”, под ред. О. А. Голубчикова, Т. 3, СПб (2001) 107—129</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">В. Г. Андрианов, О. В. Малкова, Д. Б. Березин. В кн. “Успехи химии порфиринов”, под ред. О. А. Голубчикова, Т. 3, СПб (2001) 107—129</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Yu. B. Ivanova, S. G. Pukhovskaya, N. Zh. Mamardashvili, O. I. Koifman, M. M. Kruk. J. Mol. Liquids, 275 (2019) 491—498</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Yu. B. Ivanova, S. G. Pukhovskaya, N. Zh. Mamardashvili, O. I. Koifman, M. M. Kruk. J. Mol. Liquids, 275 (2019) 491—498</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Н. Н. Крук, С. Г. Пуховская, Ю. Б. Иванова, О. И. Койфман. Изв. АН. Сер. хим., 69 (2020) 1072—1075 [M. M. Kruk, S. G. Pukhovskaya, Yu. B. Ivanova, O. I. Koifman. Russ. Chem. Bull., Int. Ed., 69 (2020) 1072—1075]</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Н. Н. Крук, С. Г. Пуховская, Ю. Б. Иванова, О. И. Койфман. Изв. АН. Сер. хим., 69 (2020) 1072—1075 [M. M. Kruk, S. G. Pukhovskaya, Yu. B. Ivanova, O. I. Koifman. Russ. Chem. Bull., Int. Ed., 69 (2020) 1072—1075]</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">С. Г. Пуховская, Ю. Б. Иванова, Н. Н. Крук, О. А. Голубчиков, О. И. Койфман. В кн. “Функциональные материалы на основе тетрапиррольных макрогетероциклических соединений”, под ред. О. И. Койфмана, Москва, ЛЕНАНД (2019) 63—101</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">С. Г. Пуховская, Ю. Б. Иванова, Н. Н. Крук, О. А. Голубчиков, О. И. Койфман. В кн. “Функциональные материалы на основе тетрапиррольных макрогетероциклических соединений”, под ред. О. И. Койфмана, Москва, ЛЕНАНД (2019) 63—101</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">A. Harriman, M.-C. Richoux. J. Photochem., 27 (1984) 205—214</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">A. Harriman, M.-C. Richoux. J. Photochem., 27 (1984) 205—214</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">T. Gensch, C. Viappiani, S. E. Braslavsky. J. Am. Chem. Soc., 121 (1999) 10573—10582</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">T. Gensch, C. Viappiani, S. E. Braslavsky. J. Am. Chem. Soc., 121 (1999) 10573—10582</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">M. M. Kruk, S. E. Braslavsky. J. Phys. Chem. A, 110 (2006) 3414—3425</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">M. M. Kruk, S. E. Braslavsky. J. Phys. Chem. A, 110 (2006) 3414—3425</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Yu. B. Ivanova, A. S. Semeikon, N. Zh. Mamardashvili. Russ. J. General Chem., 79 (2009) 1029—1034</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Yu. B. Ivanova, A. S. Semeikon, N. Zh. Mamardashvili. Russ. J. General Chem., 79 (2009) 1029—1034</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">M. M. Kruk, A. S. Starukhin, W. Maes. Macroheterocycles, 4 (2011) 69—79</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">M. M. Kruk, A. S. Starukhin, W. Maes. Macroheterocycles, 4 (2011) 69—79</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">S. Zakavi, R. Omidyan, L. Ebrahimi, F. Heidarizadi. Inorg. Chem. Commun., 14 (2011) 1827—1832</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">S. Zakavi, R. Omidyan, L. Ebrahimi, F. Heidarizadi. Inorg. Chem. Commun., 14 (2011) 1827—1832</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">M. M. Kruk, S. E. Braslavsky. Photochem. Photobiol. Sci., 11 (2012) 972—978</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">M. M. Kruk, S. E. Braslavsky. Photochem. Photobiol. Sci., 11 (2012) 972—978</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">M. Presselt, W. Dehaen, W. Maes, A. Klamt, T. J. Martinez, W. J. D. Beenken, M. M. Kruk. Phys. Chem. Chem. Phys., 17 (2015) 14096—14106</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">M. Presselt, W. Dehaen, W. Maes, A. Klamt, T. J. Martinez, W. J. D. Beenken, M. M. Kruk. Phys. Chem. Chem. Phys., 17 (2015) 14096—14106</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">I. V. Vershilovskaya, S. Stefani, P. Verstappen, T. H. Ngo, I. G. Scheblykin, W. Dehaen, W. Maes, M. M. Kruk. Macroheterocycles, 10 (2017) 257—267</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">I. V. Vershilovskaya, S. Stefani, P. Verstappen, T. H. Ngo, I. G. Scheblykin, W. Dehaen, W. Maes, M. M. Kruk. Macroheterocycles, 10 (2017) 257—267</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">П. Г. Климович, А. Б. Крылов, Н. Н. Крук. Журн. прикл. спектр., 88 (2021) 25—33 [P. G. Klimovich, A. B. Krylov, M. M. Kruk. J. Appl. Spectr., 88 (2021) 19—26]</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">П. Г. Климович, А. Б. Крылов, Н. Н. Крук. Журн. прикл. спектр., 88 (2021) 25—33 [P. G. Klimovich, A. B. Krylov, M. M. Kruk. J. Appl. Spectr., 88 (2021) 19—26]</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">I. Hanyż, D.Wróbel. Photochem. Photobiol. Sci., 1 (2002) 126—132</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">I. Hanyż, D.Wróbel. Photochem. Photobiol. Sci., 1 (2002) 126—132</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">I. Gupta, M. Ravikanth. Coord. Chem. Rev., 250 (2006) 468—518</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">I. Gupta, M. Ravikanth. Coord. Chem. Rev., 250 (2006) 468—518</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Н. Н. Крук. Тр. БГТУ. Сер. 2, Хим. технол., биотехнол., геоэкол., 259 (2022) 150—155</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Н. Н. Крук. Тр. БГТУ. Сер. 2, Хим. технол., биотехнол., геоэкол., 259 (2022) 150—155</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Z. Grabowski, W. Rubaszewska. J. Chem. Soc., Farad. Trans. 1: Phys. Chem. Cond. Phases, 73 (1977) 11—28</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Z. Grabowski, W. Rubaszewska. J. Chem. Soc., Farad. Trans. 1: Phys. Chem. Cond. Phases, 73 (1977) 11—28</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">A. Rosa, G. Ricciardi, E. J. Baerends. J. Phys. Chem. A, 110 (2006) 180—190</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">A. Rosa, G. Ricciardi, E. J. Baerends. J. Phys. Chem. A, 110 (2006) 180—190</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit20"><label>20</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">M. Gouterman. In: The Porphyrins, Ed. D. Dolphin, Vol. 3, New York (1978) 1—165</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">M. Gouterman. In: The Porphyrins, Ed. D. Dolphin, Vol. 3, New York (1978) 1—165</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit21"><label>21</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">M. Meot-Ner, A. D. Adler. J. Am. Chem. Soc., 97 (1975) 5107—5111</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">M. Meot-Ner, A. D. Adler. J. Am. Chem. Soc., 97 (1975) 5107—5111</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit22"><label>22</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Н. Н. Крук. Строение и оптические свойства тетрапиррольных соединений, Минск, БГТУ (2019)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Н. Н. Крук. Строение и оптические свойства тетрапиррольных соединений, Минск, БГТУ (2019)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit23"><label>23</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">S. L. Murov, I. Carmichael, G. L. Hug. Handbook of Photochemistry, 2-nd ed., New York (1993)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">S. L. Murov, I. Carmichael, G. L. Hug. Handbook of Photochemistry, 2-nd ed., New York (1993)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit24"><label>24</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">K. Hansch, A. Leo, R. W. Taft. Chem. Rev., 91 (1991) 165—195</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">K. Hansch, A. Leo, R. W. Taft. Chem. Rev., 91 (1991) 165—195</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit25"><label>25</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">L. Latos-Grazynski. In: The Porphyrin Handbook, Eds. K. M. Kadish, K. M. Smith, R. Guillard, New York (2000) 361—416</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">L. Latos-Grazynski. In: The Porphyrin Handbook, Eds. K. M. Kadish, K. M. Smith, R. Guillard, New York (2000) 361—416</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit26"><label>26</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">И. В. Вершиловская, Е. С. Люлькович, С. Г. Пуховская, Ю. Б. Иванова, А. О. Плотникова, Н.Н. Крук. Журн. прикл. спектр., 87 (2020) 181—188 [I. V. Vershilovskaya, L. S. Liulkovich, S. G. Pukhovskaya, Yu. B. Ivanova, A. O. Plotnikova, M. M. Kruk. J. Appl. Spectr., 87 (2020) 201—207]</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">И. В. Вершиловская, Е. С. Люлькович, С. Г. Пуховская, Ю. Б. Иванова, А. О. Плотникова, Н.Н. Крук. Журн. прикл. спектр., 87 (2020) 181—188 [I. V. Vershilovskaya, L. S. Liulkovich, S. G. Pukhovskaya, Yu. B. Ivanova, A. O. Plotnikova, M. M. Kruk. J. Appl. Spectr., 87 (2020) 201—207]</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit27"><label>27</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Т. С. Жебит, А. Д. Мельник, С. Г. Пуховская, Ю. Б. Иванова, Н. Н. Крук. Журн. прикл. спектр., 89 (2022) 35—42 [T. S. Zhebit, A. D. Melnik, S. G. Pukhovskaya, Yu. B. Ivanova, M. M. Kruk. J. Appl. Spectr., 89 (2022) 28—34]</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Т. С. Жебит, А. Д. Мельник, С. Г. Пуховская, Ю. Б. Иванова, Н. Н. Крук. Журн. прикл. спектр., 89 (2022) 35—42 [T. S. Zhebit, A. D. Melnik, S. G. Pukhovskaya, Yu. B. Ivanova, M. M. Kruk. J. Appl. Spectr., 89 (2022) 28—34]</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
