Tétraphénylporphyrine

Modèle:Infobox Chimie La tétraphénylporphyrine (TPP, Modèle:FchimTPP) est un composé hétérocyclique synthétique appartenant à la famille des porphyrines. Les porphyrines sont des pigments et des cofacteurs présents dans l'hémoglobine et les cytochromes et sont apparentées aux chlorophylles et à la vitamine B₁₂. L'étude des porphyrines naturelles est rendue difficile par leur faible degré de symétrie et la présence de substituants polaires. La tétraphénylporphyrine, quant à elle, est hydrophobe, symétrique du point de vue de ses substituants, et simple à produire. Il s'agit d'un solide noir violacé soluble dans les solvants organiques apolaires tels que le chloroforme et le benzène.

Production et structure

La tétraphénylporphyrine a été synthétisée pour la première fois en 1935 par réaction du benzaldéhyde sur du pyrrole dans un tube scellé à Modèle:Tmp pendant Modèle:Unité. Le procédé a ensuite été modifié pour permettre au benzaldéhyde de réagir avec le pyrrole pendant Modèle:Unité dans un reflux d'acide propionique à Modèle:Tmp à l'air libre :

8 [[Pyrrole|Modèle:Fchim]] + 8 [[Benzaldéhyde|Modèle:Fchim]] + 3 [[Dioxygène|Modèle:Fchim]] → 2 Modèle:Fchim + 14 [[Eau|Modèle:Fchim]].

En dépit de son faible rendement, la synthèse de la tétraphénylporphyrine est une expérience courant dans les laboratoires universitaires.

La base conjuguée de la porphyrine, TPP²⁻, appartient au groupe de symétrie D_4h, tandis que la porphyrine elle-même Modèle:FchimTPP est D_2h. Contrairement aux porphyrines naturelles, la tétraphénylporphyrine est substituée sur les atomes de carbone méso, d'où son nom de méso-tétraphénylporphine. Il existe une autre porphyrine synthétique possédant une structure biomimétique : l'octaéthylporphyrine, Modèle:FchimOEP. On connaît de nombreux dérivés du Modèle:FchimTPP et du Modèle:FchimOEP, comprenant également ceux préparés à partir de benzaldéhydes substitués. L'un des premiers analogues fonctionnels de la myoglobine a été le dérivé ferreux de la « porphyrine à palissade », structurellement apparentée au Fe(TPP), obtenu à partir de la condensation de 2-nitrobenzaldéhyde et de pyrrole.

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  Exemple de porphyrine à palissade complexée avec du fer, les sites de coordination axiaux étant occupés par la méthylimidazole (en vert) et l'oxygène.

Les dérivés sulfonés de la tétraphénylporphyrine donnent également des dérivés solubles dans l'eau, comme la tétraphénylporphine sulfonate :

4 [[Trioxyde de soufre|Modèle:Fchim]] + Modèle:Fchim → Modèle:Fchim + 4 Modèle:Fchim.

Propriétés optiques et applications

La tétraphénylporphyrine possède une forte bande d'absorption avec un maximum à Modèle:Unité/2 (bande de Soret) et quatre bandes plus faibles avec des maxima à Modèle:Unité/2, Modèle:Unité/2, Modèle:Unité/2 et Modèle:Unité/2 (bandes Q). Elle présente une fluorescence rouge avec des maxima à Modèle:Unité/2 et Modèle:Unité/2. Le rendement quantique est de 11 %.

Modèle:FchimTPP est un composé photosensible permettant de produire de l'oxygène singulet. Il a par ailleurs un potentiel d'utilisation en électronique moléculaire dans la mesure où ses molécules présentent un comportement proche des diodes qui peut être contrôlé pour chaque molécule individuellement.

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  Propriétés optiques de la tétraphénylporphyrine dans le toluène.
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  Observation au microscope à effet tunnel (a) de l'application d'un voltage excessif (b) à une molécule de Modèle:FchimTPP (c) au niveau de point noir indiqué en d, conduisant au TPP²⁻ (e).