Porfiini

Porfiini
Tunnisteet
IUPAC-nimi 21,22-dihydroporfyriini
CAS-numero 101-60-0
PubChem CID 66868
SMILES C1=CC2=CC3=CC=C(N3)C=C4C=CC(=N4)C=C5C=CC(=N5)C=C1N2
Ominaisuudet
Molekyylikaava C20H14N4
Moolimassa 310,325 g/mol
Sulamispiste 360 °C
Tiheys 1,336 g/cm3
Liukoisuus veteen ei liukene veteen

Porfiini (C20H14N4) on aromaattinen heterosyklinen yhdiste ja yksinkertaisin porfyriineistä. Yhdisteellä ja sen komplekseilla on lähinnä teoreettista merkitystä esimerkiksi biologisesti tärkeiden porfyriinien kemian malliaineena.

Ominaisuudet

Porfiinin rakenne koostuu neljästä pyrrolirenkaasta, jotka ovat yhdistyneet toisiinsa metyleeniryhmien välityksellä. Rakenne on aromaattinen ja tasomainen. Huoneenlämpötilassa porfiini on väriltään tummanpunaista kiteistä ainetta. Yhdisteen väri johtuu konjugoituneiden sidosten suuresta määrästä. Porfiini ei liukene veteen, eikä polaarisiin orgaanisiin liuottimiin, mutta liukenee muun muassa bentseeniin, fenoliin, pyridiiniin ja hieman kloroformiin. Porfiini reagoi helposti esimerkiksi elektrofiilisella aromaattisella substituutiolla ja voidaan esimerkiksi halogenoida tai alkyloida. Porfiinin pyrrolirenkaiden typpiatomit voivat toimia Lewis-emäksinä eli luovuttaa elektroniparin esimerkiksi metallille. Porfiini muodostaa tällaisia komplekseja esimerkiksi raudan, nikkelin, kuparin ja magnesiumin kanssa.

Valmistus

Porfiinia voidaan valmistaa pyrrolin ja formaldehydin välisellä reaktiolla. Tämä on tapa, jolla sitä valmisti ensimmäisen kerran Paul Rothemund vuonna 1936. Menetelmä on kuitenkin tehoton ja saanto on luokkaa 0,1 %. Reaktiossa pyrroli kondensoituu formaldehydin kanssa emäksisissä olosuhteissa muodostaen 2,5-bis(hydroksimetyyli)pyrrolia, joka kondensoituu edelleen tripyrraaniksi ja porfyrinogeeniksi, joka voidaan hapettaa porfiiniksi. Rothemundin synteesin jälkeen on kehitetty tehokkaampia porfiinisynteesejä käyttäen lähtöaineina pyrrolijohdannaisia, kuten 2-hydroksimetyylipyrrolia.

Lähteet

  1. ↑ Porphine – Substance summary PubChem. NCBI. Viitattu 28.6.2018. (englanniksi)
  2. 1 2 3 4 Alén, R.: Kokoelma orgaanisia yhdisteitä: Ominaisuudet ja käyttökohteet, s. 917. Helsinki: Consalen Consulting, 2009. ISBN 978-952-92-5627-3
  3. ↑ Budavari, S. (päätoim.): Merck Index, s. 1311. (12th edition) Merck & Co., 1996. ISBN 0911910-12-3 Teoksen verkkoversio. (englanniksi)
  4. ↑ Scott, T. & Eagleson, M.: Concise encyclopedia chemistry, s. 884. Walter de Gruyter, 1994. ISBN 978-3110114515 Teoksen verkkoversio. (englanniksi)
  5. 1 2 3 4 Guilard, R., Kadish, K. & Smith, K. M.: The Porphyrin Handbook: With Applications To Chemistry, Physics, s. 79–170. World Scientific, 2016. ISBN 978-981-3140-76-9 Kirja Googlen teoshaussa Viitattu 28.6.2018. (englanniksi)
  6. 1 2 3 4 Senge, M. O. & Davis, M.: Porphyrin (Porphine) – A neglected parent compound with potential. Journal of Porphyrins and Phthalocyanines, 2010, 14. vsk, nro 7. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 28.6.2018. (englanniksi)
  7. ↑ Howard, W. L. & Wilson, D.: Chelating Agents, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, New York, 2003. Viitattu 28.6.2018