ПОРФИРИ́НЫ

ПОРФИРИ́НЫ (от греч. πορφύρα – пур­пур), при­род­ные и син­те­тич. мак­ро­ге­те­ро­цик­ли­че­ские со­еди­не­ния. Мо­ле­ку­лы П. (фор­му­ла) со­дер­жат че­ты­ре ге­те­ро­цик­ла пир­ро­ла, свя­зан­ные по по­ло­же­ни­ям 2 и 5 че­тырь­мя ме­ти­но­вы­ми мос­ти­ка­ми, – тет­ра­пир­роль­ный мак­ро­цикл пор­фи­на, ко­то­рый обыч­но име­ет неск. разл. за­мес­ти­те­лей по пе­ри­фе­рий­ным ато­мам уг­ле­ро­да и ато­мам уг­ле­ро­да ме­ти­но­вых мос­ти­ков (ме­зо-по­ло­же­ни­ям) и мо­жет быть ко­ор­ди­на­ци­он­но свя­зан с ато­мом ме­тал­ла. Наи­бо­лее час­то ис­поль­зу­ют­ся назв. П. в со­от­вет­ст­вии с но­менк­ла­ту­рой Фи­ше­ра (ну­ме­ра­ция внеш­них пир­роль­ных ато­мов уг­ле­ро­да С_β от 1 до 8 и ме­зо-ато­мов С от α до δ) и с по­лу­сис­те­ма­тич. но­менк­ла­ту­рой (ну­ме­ра­ция ато­мов, ука­зан­ная в фор­му­ле, и на­зва­ния по ре­ко­мен­да­ци­ям ИЮПАК).

Клас­си­фи­ци­ру­ют­ся на соб­ст­вен­но П. (в свою оче­редь, раз­ли­ча­ют­ся при­ро­дой, чис­лом и по­ло­же­ни­ем за­мес­ти­те­лей R) и ана­ло­ги П. (име­ют не­зна­чит. мо­ди­фи­ка­ции в струк­ту­ре мак­ро­цик­ла). Сре­ди соб­ст­вен­но П. наи­бо­лее важ­ны этио­пор­фи­ри­ны (со­дер­жат по че­ты­ре этиль­ных Et и ме­тиль­ных Me за­мес­ти­те­ля; су­ще­ст­ву­ет че­ты­ре изо­ме­ра по­ло­же­ния), про­то-, ме­зо-, ге­ма­то- и дей­те­ро­пор­фи­ри­ны (че­ты­ре Me, два CH₂CH₂COOH, два со­от­вет­ст­вен­но CH=CH₂, Et, CHOHCH₃ и H), ко­про­пор­фи­ри­ны (че­ты­ре Me и че­ты­ре CH₂CH₂COOH), уро­пор­фи­ри­ны (че­ты­ре CH₂CH₂COOH и че­ты­ре CH₂COOH), фил­ло­пор­фи­ри­ны (че­ты­ре Me, два Et, CH₂CH₂COOH) и пир­ро­пор­фи­ри­ны (пять Me, два Et, CH₂CH₂COOH). Сре­ди ана­ло­гов П. – аза­пор­фи­ри­ны (аза­заме­щён­ные по ме­ти­но­вым мос­ти­кам П., напр. фта­ло­циа­ни­ны), хло­ри­ны (П., гид­ри­ро­ван­ные по свя­зи С₁₇=С₁₈), бак­те­рио­хло­ри­ны (гид­ри­ро­ван­ные по свя­зи С₇=С₈ хло­ри­ны), фор­бин (хло­рин с мос­ти­ком CH₂–CH₂ при С₁₃ и С₁₅) и его про­из­вод­ные (в т. ч. фео­фи­ти­ны – ли­ган­ды хло­ро­фил­лов), пор­фи­ри­но­ге­ны (гид­ри­ро­ван­ные по ме­ти­но­вым мос­ти­кам П.), N-ал­кил­пор­фи­ри­ны, а так­же ме­тал­ло­пор­фи­ри­ны (ком­плек­сы с ме­тал­ла­ми, от­но­ся­щие­ся к мак­ро­цик­ли­че­ским ком­плекс­ным со­еди­не­ни­ям).

Мно­гие П. – пиг­мен­ты био­ло­гич. при­ро­ды и мо­гут вхо­дить в со­став слож­ных ок­ра­шен­ных бел­ков. Ком­плек­сы маг­ния(II) с фео­фи­ти­на­ми, про­то­хло­ро­филл, бак­те­рио­хло­ро­фил­лы об­ра­зу­ют струк­ту­ру де­ся­ти при­род­ных хло­ро­фил­лов; про­то­пор­фи­рин и его ком­плекс с же­ле­зом(II) вхо­дят в со­став ге­мо­про­теи­нов – ге­мо­гло­би­на, ми­ог­ло­би­на, ци­то­хро­мов, ка­та­ла­зы, пе­рок­си­даз; ко­про­пор­фи­рин и уро­пор­фи­рин со­дер­жат­ся в кро­ви и мо­че че­ло­ве­ка и жи­вот­ных; ком­плек­сы VO²⁺ и ни­ке­ля(II) с ал­кил­пор­фи­ри­на­ми в не­зна­чит. ко­ли­че­ст­вах со­дер­жат­ся в неф­ти; ком­плекс же­ле­за(II) с ди­ме­тиль­ным про­из­вод­ным уро­пор­фи­ри­на – в хло­ро­пла­стах и бак­те­ри­ях, его ни­ке­ле­вый ана­лог с не­ко­то­ры­ми осо­бен­но­стя­ми строе­ния мак­ро­цик­ла (ко­фак­тор F430) – в ме­та­но­ген­ных бак­те­ри­ях. П. уча­ст­ву­ют в фун­дам. про­цес­сах жиз­не­дея­тель­но­сти, в т. ч. в фо­то­син­те­зе (хло­ро­фил­лы, бак­те­рио­хло­ро­фил­лы), транс­пор­те элек­тро­нов и пе­ре­но­се мо­ле­ку­ляр­но­го ки­сло­ро­да (ге­мо­про­теи­ны), вос­ста­нов­ле­нии суль­фи­та и нит­ри­та (си­ро­гем), за­клю­чит. ста­дии об­ра­зо­ва­ния ме­та­на у ме­тан­об­ра­зую­щих бак­те­рий (ко­фак­тор F430).

П. – ин­тен­сив­но ок­ра­шен­ные (цвет от тём­но-крас­но­го до фио­ле­то­во­го) кри­стал­лич. ве­ще­ст­ва, раз­ла­га­ют­ся при темп-рах 360–500 °C, сла­бо рас­тво­ри­мы в ор­га­нич. рас­тво­ри­те­лях, не­рас­тво­ри­мы в во­де. Об­ла­да­ют аро­ма­тич­но­стью, от­но­сят­ся к сла­бым че­ты­рёх­цен­тро­вым ам­фо­ли­там. Реа­ги­ру­ют: с со­ля­ми ме­тал­лов в ор­га­нич. рас­тво­ри­те­лях (ча­ще все­го в ди­ме­тил­фор­ма­ми­де при темп-ре ки­пе­ния) с об­ра­зо­ва­ни­ем ме­тал­ло­пор­фи­ри­нов разл. со­ста­ва; в ко­ор­ди­ни­ро­ван­ном со­стоя­нии – с силь­ны­ми ки­сло­та­ми при темп-рах 298–420 °C с дис­со­циа­ци­ей и с ос­но­ва­ния­ми или со­ля­ми в ор­га­нич. рас­тво­ри­те­лях с за­ме­ще­ни­ем ли­ган­дов, до­пол­нит. ко­ор­ди­на­ци­ей или пе­ре­ме­тал­ли­ро­ва­ни­ем; с элек­тро­филь­ны­ми реа­ген­та­ми с га­ло­ге­ни­ро­ва­ни­ем, суль­фи­ро­ва­ни­ем, аци­ли­ро­ва­ни­ем и др.; в элек­тро­хи­мич. про­цес­се сту­пен­ча­то окис­ля­ют­ся до ди­ка­тио­на и вос­ста­нав­ли­ва­ют­ся (об­щее чис­ло элек­тро­нов дос­ти­га­ет 5–6) до пор­фи­ри­но­ге­на $\ce{H_2PH_{m}^{(6–m)–}}$ (P – ис­ход­ный пор­фи­рин); по­ли­ме­ри­зу­ют­ся и со­по­ли­ме­ри­зу­ют­ся с др. мо­но­ме­ра­ми че­рез бо­ко­вые це­пи или в со­ста­ве ме­тал­ло­пор­фи­ри­нов; ас­со­ции­ру­ют­ся в жид­кой и твёр­дой фа­зе с об­ра­зо­ва­ни­ем J-аг­ре­га­тов, плё­нок, сло­ёв.

Био­син­тез П. в при­род­ных объ­ек­тах про­ис­хо­дит из гли­ци­на и ян­тар­ной ки­сло­ты. Син­те­тич. П. по­лу­ча­ют кон­ден­са­ци­ей пир­ро­лов с аль­де­ги­да­ми в ки­слой сре­де в при­сут­ст­вии ки­сло­ро­да, из пир­ро­лов с CH₂-груп­пой в α-по­ло­же­нии, мо­ди­фи­ци­ро­ва­ни­ем син­те­тич. П. Пром. про­из-во ком­мерч. пре­па­ра­тов хло­ро­фил­ла про­во­дят из рас­тит. сы­рья (напр., из хвой­ной дре­вес­ной зе­ле­ни), как ис­точ­ник ге­ма ис­поль­зу­ет­ся кровь круп­но­го ро­га­то­го ско­та, бак­те­рио­хло­ро­фил­ла a – био­мас­са пур­пур­ных бак­те­рий.

П. ис­поль­зу­ют в оп­то­элек­тро­ни­ке (ме­зо­ге­ны, оп­тич. и не­ли­ней­но-оп­тич. ма­те­риа­лы, про­во­дя­щие по­ли­ме­ры), в ка­та­ли­зе пре­ци­зи­он­но­го мак­ро­мо­ле­ку­ляр­но­го син­те­за, в фо­то­ди­на­мич. те­ра­пии он­ко­ло­гич. и не­ко­то­рых др. за­бо­ле­ва­ний, в хи­мич. и элек­тро­хи­мич. сен­со­рах и мик­ро­по­рис­тых ма­те­риа­лах.