Chemical reactivity of organized monolayers at the air-water interface

Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, Postfach 2841, D-3400 Göttingen, F.R.G..

Abstract

Investigations of protonation and metal complex equilibria of amphiphilic and of water soluble porphyrins, respectively, at the air-water interface by the reflection technique are reviewed. The amphiphilic porphyrin forms dimers in pure porphyrin monolayers at low subphase pH, and the protonation equilibrium involves four protons. The same porphyrin embedded in a matrix of octadecanol is monomeric with two protons involved in the equilibrium. Shifts in complex equilibria of one amphiphilic porphyrin caused by modification of the monolayer matrix are rationalized in the frame of a dissociation mechanism requiring the dianion as reactive species. Finally, an example of interfacial catalysis is demonstrated with two water soluble porphyrins adsorbed to appropriate monolayers at the air-water interface.

Résumé

On passe en revue des expériences concernant la protonation et des équilibres de complexation de porphyrines respectivement solubles dans l'eau et amphiphiles à l'interface air-eau, par des techniques de réflexion. Les porphyrines amphiphiles forment des dimères, en monocouches de porphyrines pures à bas pH de la subphase et quatre protons sont mis en jeu dans l'équilibre de protonation. La même porphyrine diluée dans une matrice d'octadecanol est un monomère et seulement deux protons participent à l'équilibre. Des déplacements dans les équilibres de complexation de l'une des porphyrines amphiphiles diluée dans une matrice en monocouche s'expliquent dans le cadre d'un mécanisme de dissociation qui implique le dianion comme espèce réactive. Enfin on donne exemple de catalyse interfaciale à partir de deux porphyrines solubles dans l'eau adsorbées dans des monocouches appropriées à l'interface air-eau.