Temperature effects on xanthone-β-cyclodextrin binding dynamics

Pace, Tamara C. S.; Bohne, Cornelia
March 2011
Canadian Journal of Chemistry;Mar2011, Vol. 89 Issue 3, p395
Academic Journal
The complexation dynamics of the triplet excited state of xanthone with β-cyclodextrin were studied at various temperatures between 10 and 50 °C. Association and dissociation rate constants were determined using the laser flash photolysis quenching methodology with Cu2+ as a quencher. The rate constants for the association and dissociation of triplet xanthone with β-cyclodextrin increased with temperature, while the equilibrium constant for the triplet excited state remained relatively constant. Equilibrium constants for the ground-state complexation of xanthone with β-cyclodextrin were determined from fluorescence studies at various temperatures. The ground-state binding efficiency decreased with temperature and was markedly greater than that of the triplet excited state at all temperatures. The enthalpy and entropy for the β-cyclodextrin complex formation of the ground and triplet excited states fall on the enthalpy-entropy compensation relationship previously established for cyclodextrin complexes. The activation enthalpies for the association and dissociation rate constants for triplet xanthone are similar. The activation entropy is favorable for the association process, whereas a negative activation entropy was measured for the dissociation process, suggesting that solvation plays a key role in the complex formation between xanthone and β-cyclodextrin. Opérant à diverses températures en 10 et 50  °C, on a étudié la dynamique de la complexation de l'état excité triplet de la xanthone avec la β-cyclodextrine. Les constantes de vitesse d'association et de dissociation du triplet de la xanthone avec la β-cyclodextrine augmente avec la température alors que la constante d'équilibre pour l'état excité triplet demeure relativement constante. Les constantes d'équilibre pour la complexation de l'état fondamental de la xanthone avec la β-cyclodextrine ont été déterminées à partir d'études de fluorescence à diverses températures. L'efficacité de fixation de l'état fondamental diminue avec la température et sa valeur est beaucoup plus grande que celle de l'état excité triplet, à toutes les températures. L'enthalpie et l'entropie de formation du complexe avec la β-cyclodextrine des états fondamental et excité triplet se retrouvent tous sur la relation de compensation enthalpie-entropie établie antérieurement pour les complexes de la cyclodextrine. Les enthalpies d'activation pour les constantes de vitesse d'association et de dissociation pour l'état triplet de la xanthone sont semblables. L'entropie d'activation est favorable pour le processus d'association alors qu'on a mesuré une entropie d'activation négative pour le processus de dissociation, ce qui suggérerait que la solvatation joue un rôle clé dans la formation de complexe entre la xanthone et la β-cyclodextrine.


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