Кінетика стадійного гідролізу діацетатів мононітрофлуоресцеїну в організованих розчинах

doi:10.26565/2220-637X-2026-46-04

Дар’я Харченко Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, пл. Свободи, 4, 61022, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-7134-1545
Сергій Шеховцов Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, пл. Свободи, 4, 61022, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-1519-1669
Тетяна Чейпеш Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, пл. Свободи, 4, 61022, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-9709-5602
Роман Родік Інститут органічної хімії НАН України, вул. Академіка Кухаря, 5, 02094, Київ, Україна https://orcid.org/0000-0003-2258-6957
Віталій Кальченко Інститут органічної хімії НАН України, вул. Академіка Кухаря, 5, 02094, Київ, Україна https://orcid.org/0000-0002-0325-7544

DOI: https://doi.org/10.26565/2220-637X-2026-46-04

Ключові слова: мононітрофлуоресцеїн, гідроліз естерів, міцелярний каталіз, катіонні каліксарени, організовані розчини, розпізнавання господар-гість

Анотація

Досліджено кінетику стадійного лужного гідролізу трьох ізомерних діацетатів мононітрофлуоресцеїну, що містять нітрогрупу в залишку фталевої кислоти, у воді та організованих водних розчинах катіонних поверхнево-активних речовин і катіонного калікс[4]арену. Реакція перебігає за послідовним двостадійним механізмом із утворенням моноацетатного проміжного продукту, що чітко ідентифікується спектрофотометрично. Моніторинг методом спектрофотометрії у видимій області дозволив окремо визначити константи швидкості псевдопершого порядку для обох стадій гідролізу. Встановлено, що каталітична ефективність організованих систем зростає у ряду: цетилтриметиламоній бромід (CTAB) < N,N-диметил-N-гідроксіетил-4-додецилоксибензиламоній хлорид (C₁₂-Bn-Ch) < тетрахлорид 5,11,17,23-тетра(N,N-диметил-N-гідроксіетиламмоній)метилен-25,26,27,28-тетрадодецилоксикалікс[4]арену (C₁₂-C4A-Ch), причому фактори прискорення для 3'-нітропохідної досягають майже трьох порядків. Положення нітрозамісника суттєво впливало на відносні швидкості двох стадій гідролізу, де співвідношення визначалося поєднанням внутрішніх електронних ефектів та природи організованого середовища. Отримані результати свідчать про те, що супрамолекулярні ансамблі на основі похідних каліксаренів створюють високоефективне мікросередовище для гідролізу естерів, імовірно, завдяки синергії між специфічним розпізнаванням «гість-господар» усередині макроциклів та колективними електростатичними ефектами на межі поділу агрегатів.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

Sritongon, N.; Sarin, P.; Theerakulpisut, P.; Riddech, N. The Effect of Salinity on Soil Chemical Characteristics, Enzyme Activity and Bacterial Community Composition in Rice Rhizospheres in Northeastern Thailand. Scientific Reports 2022 12:1 2022, 12 (1), 20360-. https://doi.org/10.1038/s41598-022-24902-2.

Jung, H.; Park, S.; Park, S. A.; Kim, H.; Lee, M.; Park, C. H.; Jegal, J.; Shin, G.; Kim, H. J. FDA-Hydrolysis Activity: A Pre-Screening Tool for Optimizing Compost Selection in Standardized Plastic Biodegradation Testing. Waste Management 2025, 204, 114907. https://doi.org/10.1016/J.WASMAN.2025.114907.

Zhang, C.; Li, M.; Sun, J.; Huang, J.; Chang, S. Fluorescein Diacetate Hydrolytic Activity as a Sensitive Tool to Quantify Nitrogen/Sulfur Gene Content in Urban River Sediments in China. Environmental Science and Pollution Research 2023, 30 (22), 62544–62552. https://doi.org/10.1007/S11356-023-26543-Y/METRICS.

Sontag, W. A Comparative Kinetic Study on the Conversion of Fluoresceindiacetate to Fluorescein in Living Cells and in Vitro. Radiat. Environ. Biophys. 1977, 14 (1), 1–12. https://doi.org/10.1007/BF01331024.

Hofmann, J.; Sernetz, M. A Kinetic Study on the Enzymatic Hydrolysis of Fluoresceindiacetate and Fluorescein-Di-β-d-Galactopyranoside. Anal. Biochem. 1983, 131 (1), 180–186. https://doi.org/10.1016/0003-2697(83)90151-3.

Vitecek, J.; Petrlova, J.; Adam, V.; Havel, L.; Kramer, K. J.; Babula, P.; Kizek, R. A Fluorimetric Sensor for Detection of One Living Cell. Sensors 2007, 7 (3), 222–238. https://doi.org/10.3390/S7030222.

Schnurer, J.; Rosswall, T. Fluorescein Diacetate Hydrolysis as a Measure of Total Microbial Activity in Soil and Litter. Appl. Environ. Microbiol. 1982, 43 (6), 1256–1261. https://doi.org/10.1128/AEM.43.6.1256-1261.1982.

Cheipesh, T. A.; Kharchenko, D. V.; Taranets, Y. V.; Rodik, R. V.; Mchedlov-Petrossyan, N. O.; Poberezhnyk, M. M.; Kalchenko, V. I. Reaction Rates in Aqueous Solutions of Cationic Colloidal Surfactants and Calixarenes: Acceleration and Resolution of Two Steps of Fluorescein Diesters Hydrolysis. Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 2020, 606. https://doi.org/10.1016/J.COLSURFA.2020.125479.

Lavanya, K.; Vemuri, R. S. S.; Pulipaka, S.; Kilana, V. N.; Kandisa, R. V. Surfactant Micelles as Catalysts: Kinetic Modelling and Key Models. Journal of the Turkish Chemical Society, Section A: Chemistry 2024, 11 (3), 1165–1180. https://doi.org/10.18596/JOTCSA.1399457.

Samiey, B.; Cheng, C. ‐H.; Wu, J. ChemInform Abstract: Effects of Surfactants on the Rate of Chemical Reactions. ChemInform 2015, 46 (36). https://doi.org/10.1002/CHIN.201536296.

Bauer, L. J.; Gutsche, C. D. Calixarenes. 15. The Formation of Complexes of Calixarenes with Neutral Organic Molecules in Solution. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107 (21), 6063–6069. https://doi.org/10.1021/JA00307A040/ASSET/JA00307A040.FP.PNG_V03.

Cacciapaglia, R.; Mandolini, L.; Salvio, R. Supramolecular Catalysis by Calixarenes, Second Edi.; Elsevier, 2013; Vol. 1. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-409547-2.05618-3.

Shekhovtsov, S. V.; Omelchenko, I. V.; Shishkina, S. V.; Doroshenko, A. O.; Vus, K. O.; Vlasenko, H. S.; Mchedlov-Petrossyan, N. O. 3′-Nitro- and 3′-Aminofluoresceins: Appearance of Previously Missing Dyes. Colorants 2023, 2 (3), 500–518. https://doi.org/10.3390/COLORANTS2030024.

Mchedlov-Petrossyan, N. O.; Cheipesh, T. A.; Moskaeva, E. G.; Shekhovtsov, S. V.; Ostrovskyi, K. I. Towards Understanding of Stepwise Acid-Base Dissociation in Systems Inclined to Tautomerism: Nitro Derivatives of Fluorescein in Dimethyl Sulfoxide. J. Mol. Liq. 2023, 386. https://doi.org/10.1016/J.MOLLIQ.2023.122540.

Cheipesh, T. A.; Mchedlov–Petrossyan, N. O.; Bogdanova, L. N.; Kharchenko, D. V.; Roshal, A. D.; Vodolazkaya, N. A.; Taranets, Y. V.; Shekhovtsov, S. V.; Rodik, R. V.; Kalchenko, V. I. Aggregates of Cationic Calix[4]Arenes in Aqueous Solution as Media for Governing Protolytic Equilibrium, Fluorescence, and Kinetics. J. Mol. Liq. 2022, 366. https://doi.org/10.1016/J.MOLLIQ.2022.119940.

Kharchenko, D. V; Shekhovtsov, S. V; Cheipesh, T. A.; Mchedlov-Petrossyan, N. O.; Karazin, V. N. MONONITROFLUORESCEINS IN AQUEOUS MEDIA: ACID-BASE EQUILIBRIA, TAUTOMERISM, AND HYDROLYSIS OF DIACETATES. Ukrainian Chemistry Journal 2024, 90 (9), 3–18. https://doi.org/10.33609/2708-129X.90.9.2024.3-18.

Liu, N.; Li, S. B.; Zheng, Y. Z.; Xu, S. Y.; Shen, J. S. Minimalistic Artificial Catalysts with Esterase-Like Activity from Multivalent Nanofibers Formed by the Self-Assembly of Dipeptides. ACS Omega 2022, 8 (2), 2491. https://doi.org/10.1021/ACSOMEGA.2C06972.

Lyu, Y.; Scrimin, P. Mimicking Enzymes: The Quest for Powerful Catalysts from Simple Molecules to Nanozymes. ACS Catal. 2021, 11 (18), 11501–11509. https://doi.org/10.1021/ACSCATAL.1C01219.