Comparative studies on the adsorption and association of 3-methylxanthine and 7-methylxanthine at a charged interface

Summary

A systematic comparative study of the adsorption and association of 3-methylxanthine (3MXan) and 7-methylxanthine (7MXan) at mercury-solution interfaces in acidic, neutral, and alkaline buffer solutions was undertaken by ac voltammetry. At bulk concentrations of3MXan above a threshold value, the stacking interactions between vertically oriented molecules lead to a slow reorientation aroundE _ecm, and the molecules adopt a perpendicular orientation. The association of the adsorbed molecules of7MXan is hindered and is not effective in promoting base-base stacking interactions. The enhanced surface activity of3MXan compared to7MXan results from the different position of the methyl group in the purine moiety. The effect of some divalent metal ions on adsorption stages and association of the investigated compounds has been studied. The results indicate that the complexation of methylated xanthine enhances the stacking interactions and hence would be expected to facilitate the formation of perpendicularly stacked layers ofM(II)-MXan complexes on the electrode surface. The adsorption parameters of the investigated compounds have been computed in absence and presence of Cu(II) at differentpH values. The results are compared with the behaviour of xanthine.

Zusammenfassung

Eine systematische vergleichende Untersuchung zur Adsorption und Assoziation von 3-Methylxanthin (3MXan) und 7-Methylxanthin (7MXan) an Quecksilber-Lösungs-Grenzflächen wurde mittels AC-Voltammetrie in sauren, neutralen und basischen Pufferlösungen durchgeführt. Oberhalb einer bestimmten Grenzkonzentration kommt es durch Wechselwirkungen zwischen vertikal angeordneten3MXan-Molekülen zu einer langsamen Reorientierung umE _ecm, was zu einer senkrechten Anordnung führt. Die Assoziation von7MXan ist gehindert und erlaubt daher keine ausgeprägten Basen-Basen-Wechselwirkungen. Die erhöhte Oberflächenaktivität von3MXan gegenüber7MXan resultiert aus der unterschiedlichen Stellung der Methylgruppe am Purinrest. Der Effekt einiger zweiwertiger Metallionen auf die Adsorption und Assoziation von3MXan und7MXan wurde untersucht. Die Ergebnisse weisen auf eine Begünstigung der Wechselwirkungen hin; die Bildung von vertikal angeordneten Grenzschichten an der Elektrodenoberfläche sollte daher im Fall vonM(II)-Mxan-Komplexen erleichtert sein. Die Adsorptionsparameter der untersuchten Verbindungen wurden in Abwesenheit und in Gegenwart von Cu(II) bei verschiedenenpH-Werten berechnet. Die Ergebnisse werden mit dem Verhalten von Xanthin verglichen.