【正文】 硝基苯 基）卟啉的產(chǎn)率用相同的方法來獲得。 2． 5 A3B 型卟啉的核磁共振氫 譜測(cè)試 采用 Bruker AV 400MHz 核磁共振儀 (CDCl3為溶劑， TMS 為內(nèi)標(biāo) )對(duì)合成的 5,10,15(4甲基苯基 )20(4R苯基 )卟啉 進(jìn)行核磁共振氫譜的測(cè)試 。第 3 章 卟啉化合物的結(jié)構(gòu)表征 19 第 3章 卟啉化合物的結(jié)構(gòu)表征 3． 1 紫外可見光譜的表征 采用 紫外 可見光對(duì)合成的卟啉進(jìn)行結(jié)構(gòu)定性分析其表征結(jié)果見圖 3表 31 圖 31 卟啉化合物的編號(hào) The serial number of porphyrin pounds 表 31 A3B 型卟啉的紫外 可見光譜表征數(shù)據(jù) Table 31 Type A3B porphyrin ultravioletvisible spectral characterization data Compound Soret Band Q Band 1 2 3 卟啉是由 9 個(gè)雙鍵組成的共軛大環(huán)，其具有芳香性并且結(jié)構(gòu)相當(dāng)穩(wěn)定。 3． 2 1HNMR 表征 采用德國 Bruker AV 400MHz 核磁共振儀 (CDCl3為溶劑， TMS 為內(nèi)標(biāo) )對(duì) A3B 卟啉 進(jìn)行了定性分析， 如圖 33 所示：以 Mesotetra (pmethylphenyl)porphyrin 為例： 圖 33 Symmetry groups and expected 1H NMR pattern of the βpyrrolic protons of A4 porphyrin 第 3 章 卟啉化合物的結(jié)構(gòu)表征 21 可以 看出， A4型卟啉上的吡咯環(huán)上的 H 只有一。其中 Soret帶是由于卟啉環(huán)上共軛大 π軌道上的電子吸收能量從 HOMO激發(fā)到 LUMO，即發(fā)生由卟啉環(huán)上 π→π* 的躍遷所產(chǎn)生的吸收峰。通過對(duì)合成 A4型卟啉的合成條件探索，初步確定此方法合成 A3B卟啉的較優(yōu)條件。采用石英比色池，二氯甲烷作為參比溶液。產(chǎn)物用 顯微熔點(diǎn)儀測(cè)定熔點(diǎn) ， 紫外和核磁對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定和表征。產(chǎn)物用 顯微熔點(diǎn)儀測(cè)定熔點(diǎn) ， 紫外和核磁對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定和表征。得到經(jīng)甲醇、蒸餾水洗滌的 A3B 型卟啉紫色固體，產(chǎn)率約為 13%。 待 反應(yīng)液冷卻至室溫，將其通過減壓蒸餾除去硝基苯和乙酸溶劑，得到黑色殘余物（卟啉混合物和黑渣）。并在該優(yōu)化條件下，合成了兩種不對(duì)稱卟啉，產(chǎn)率相對(duì)其他方法較高。 表 23 正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理 Table 23 The main orthogonal experimental data 分組 特征峰 吸光度 /A 吸光度常數(shù)Σ 實(shí)際產(chǎn)量 /moL 理論產(chǎn)量 /moL 產(chǎn)率 /% 1 33929 2 33929 3 33929 4 33929 正 交實(shí)驗(yàn)結(jié)果的直觀分析 —— 極差分析法 A1：硝基苯 :乙酸 =10:40 ； A2: 硝基苯 :乙酸 =15:35 B1：溫度為 110℃ ； B2：溫度為 120℃ 第 2 章 實(shí)驗(yàn)部分 17 ?確定因素主次 RA=kA1kA2= ； RB=kB2kB1= 由此 可知：混溶液配比為主要影響因素 ?確定各因素應(yīng)取得水平 kA1kA2； kB2kB1 可知： A1 為最佳配比； B2 為最佳溫度； A1B2 為最佳反應(yīng)條件 2． 2． 3 小結(jié) 在 混合溶劑條件下，以 5(4甲基苯基 )二吡咯甲烷和苯甲醛反應(yīng)制備 4(4甲基苯基 )卟啉，設(shè)計(jì)了 2 因素 2 水平的正交實(shí)驗(yàn)。其中比色皿內(nèi)液體統(tǒng)一定量為。 NMR(CDCl3)(δ,ppm):(s,2H,NH),(s,8H,βpyrrole),(d,8H,Ho), 2(d,8H,Hm),(s,12H,Hme). 設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn) 設(shè)定 反應(yīng)溫度有兩個(gè)因素水平： 110℃、 120℃；設(shè)定乙酸 /硝基苯配比有兩個(gè)因素水平：40/10mL； 35/15mL。 圖 21 5(4甲基 苯基 )二吡咯甲烷 合成路線 2． 2． 2 正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)化四 （ 4甲基苯基）卟啉合成條件 利用 正交實(shí)驗(yàn)法探究用二吡咯甲烷合成四（ 4甲基）苯基卟啉反應(yīng)中，反應(yīng)溫度、的配比對(duì)卟啉產(chǎn)率的影響。 向裝有 磁力轉(zhuǎn)子 的 100mLXXX大學(xué)本科生畢業(yè)論文 14 三口燒瓶中 加入 100 mL 濃度為 moLl/L的鹽酸，之后加入 moL新蒸的吡咯和 moL對(duì) 甲基 苯甲醛，反應(yīng)在室溫下攪拌 2 h。并對(duì)其進(jìn)行紫外、核磁等表征。 1． 5 本課題研究目的及工作內(nèi)容 本 實(shí)驗(yàn)室長期致力于研究卟啉類仿生催化劑的合成及應(yīng)用。 Cheuk等 [94]發(fā)現(xiàn)對(duì) TPP進(jìn)行硝化主產(chǎn)物為5,10,15,20四（對(duì)硝基苯基）卟啉。同時(shí)以 5,15二取代卟啉為底物可以獲得 A2B型卟啉 [91]。該 方法甚至可以用于合成 ABCD型 不對(duì)稱的卟啉合成。 Therien等 [86]利用 NBS溴化 5,15二苯基卟啉發(fā) 現(xiàn)溴代發(fā)生在 10及 20位。 Vilsemeier等 [83,84]對(duì)銅卟啉和鎳卟啉進(jìn)行甲?；a(chǎn)率均相對(duì) 較高。以卟吩環(huán)為底物，可通過親電試劑對(duì)富電子體卟吩 環(huán) meso位選擇性取代。Drain等 [81]使用微波照射實(shí)現(xiàn)了 5,10,15,20四 (五氟苯基 )卟啉 (TPPF20) 中苯基 para位氨基化，收率 70%~95%。微波可明顯加快有機(jī)合成反應(yīng)速率，提高產(chǎn)物的選擇性和收率，大大減少溶劑量，甚至使得固相反應(yīng)成為可能。 利用 取代四吡咯烷縮合生成相應(yīng)的卟啉。合成路徑如圖 15所示： XXX大學(xué)本科生畢業(yè)論文 10 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750AbsoranceWav elen gth /nm te tr a ( 4 m e th ylp h e n yl) p o r p h yr in 5 (4 c a r b o x yp h e n y l) 1 0 ,1 5 ,2 0 (4 m e th y lp h e n yl ) p o r p h y r in 5 (4 n it r o p h e n yl ) 1 0 ,1 5 ,2 0 (4 m e th ylp h e n yl ) p o r p h y r in 圖 15 [2+2]法合成卟啉反應(yīng)路徑 Reaction route of porphyrin synthesis from [2+2] method 線性 四吡咯烷法 線性 四吡咯烷、膽色烷、次甲基膽色素以及二次甲基膽色素等環(huán)化可以生成相應(yīng)的卟啉化合物。 Smith等 [70]利用 [2+2]法合成了對(duì)稱的芳基取代卟啉化合物，發(fā)現(xiàn)二吡咯烷在酸催化下發(fā)生裂解形成了游離吡咯 [71]，降低了產(chǎn)物的收率和純度。 三 、 α?；量┑倪€原產(chǎn)物與過量吡咯縮合得到二吡咯烷 [59,63]。乙醚或 InCl3為催化劑，過量吡咯與醛（ 25:1~100:1，可以阻止生成的二吡咯烷進(jìn)一步縮合）。劉朝周、譚紅彩 [56,57]對(duì) Lindsey法及 Adler法合成不對(duì)稱卟啉配體的條件進(jìn)行優(yōu)化。 過渡 金屬鹽的引入， Llama[52]等使用三氯氧釩合成四苯基卟啉收率 68%。 該 方法的優(yōu)點(diǎn)： 合成 反應(yīng)溫度低，避免了生成焦油狀副產(chǎn)物；溫和的反應(yīng)條件使得可以使用一些敏感的基團(tuán)的芳香類醛。 Lindsey 法 1987年， Lindsey[45]以二氯甲烷為溶劑， BF3乙醚為催化劑合成卟啉原（ Porphyrinogen，卟啉原 Dolphin[33]），然后使用氧化劑對(duì)卟啉原進(jìn)行氧化得到對(duì)稱四苯基卟啉。潘繼剛等 [34]用少量有機(jī)酸和極性溶劑代替丙酸，副產(chǎn)物明顯減少， TPP收率高達(dá)到 50%。 Little法 [2932]源于 Adler法，使用兩種醛或多種醛代替單一醛與吡咯縮合分離得到不對(duì)稱卟啉化合物，合成反應(yīng)路徑如下（圖 13）： 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750AbsoranceWav elen gth /nm te tr a ( 4 m e th ylp h e n yl) p o r p h yr in 5 (4 c a r b o x yp h e n y l) 1 0 ,1 5 ,2 0 (4 m e th y lp h e n yl ) p o r p h y r in 5 (4 n it r o p h e n yl ) 1 0 ,1 5 ,2 0 (4 m e th ylp h e n yl ) p o r p h y r in 圖 13 Little法合成卟啉反應(yīng)路徑 Reaction route of porphyrin synthesis from Little method Little法源于 Adler法，同樣存在著以下的不足： （ 1） 四苯基二氫卟啉（ TPC,Dolphin[33]證明 TPC是 TPP的還原產(chǎn)物）副產(chǎn)物須進(jìn)一步通過柱層析分離去除。 1． 4 A3B 型 不對(duì)稱卟啉化合物 1． 4． 1 A3B 型 不對(duì)稱卟啉配體的合成 20世紀(jì) 30年代 Rothemund首先 合成了四苯基卟啉 (TPP)，但收率很低，反應(yīng)條件難控制。混合溶劑法合成卟啉化合物，條件較溫和，操作簡(jiǎn)便，產(chǎn)率較高。吡咯與醛的比例、有無溶劑 及 溶劑種類 、氧化性終止條件、催化劑種類及用量、反應(yīng)溫度將影響主產(chǎn)物的種類。本文僅介紹“開放”型雙卟啉的合成，它通常利用雙鹵代化合物將含單 — OH 基或單 — NH2 基的卟啉連接起來。即 2 種芳醛之和與吡咯等物質(zhì)的量反應(yīng)，一般可同時(shí)形成 6 種不同取代基的卟啉，爾后經(jīng)柱層析分離目標(biāo)產(chǎn)物。 1． 3． 1 對(duì)稱型卟啉的合成 這 類卟啉的合成，通常用等物質(zhì)的量的吡咯和芳醛 , 在丙酸介質(zhì)中回流 20～ 30min( 以下簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)法 ) ， 收率為 10%～ 30% , 所得粗品中除高聚物外， 往往含有 5% ～ 10% 的二氫化卟啉 , 它可用二氯二氰基對(duì)苯醌 ( DDQ) 或二甲基亞砜 ( DMSO) 或亞硫酰氯進(jìn)行氧化脫氫，使其轉(zhuǎn)化為卟啉。但由于該法在酸性介質(zhì)中合成，易生成副產(chǎn)物四氫卟啉 ( TPC)而造成目標(biāo)產(chǎn)物與副產(chǎn)物不易分離； 1987年， Lindsey 進(jìn)一步改進(jìn)了上述四苯基卟啉的合成方法，該合成方法產(chǎn)率 較高，達(dá) 30～ 40% 左右，其缺點(diǎn)是反應(yīng)過程需要 N2保護(hù)，合成步驟復(fù)雜。因此，通過對(duì)卟啉化合物的合成方法及合成規(guī)律進(jìn)行研究，可以了解這類化合物的產(chǎn)生機(jī)理、作用條件到模擬各種反應(yīng)、合成類似化合物，再將他們的特殊性質(zhì)和功能應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，推動(dòng)科學(xué)發(fā)展。 因此人們對(duì)卟啉的研究一直比較重視。石油卟啉中多以鎳、氧釩絡(luò)合物的形式存在，較穩(wěn)定，因而成為地球化第 1 章 緒論 5 學(xué)的分子化石。由文獻(xiàn) [19]可知。②卟啉化合物間位苯環(huán)上的取代基團(tuán)對(duì)金屬卟啉化合物的催化性能有兩方面影響，即對(duì)氧源中氧的脫離活性有影響，對(duì)卟啉化合物的穩(wěn)定性有影響。由文獻(xiàn) [10]可知。如果主 客體體系中包含有金屬離子，氨基和主體分子之間還會(huì)形成配位鍵。卟啉是血紅素、細(xì)胞色素和葉綠素等生物大分子的核心部分，金屬卟啉配合物作為主體分子有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)： ① 卟啉環(huán)具有剛性結(jié)構(gòu)，周邊官能團(tuán)的方向和位置可較好地得到控制，使之與客體分子 (guest molecular )之間有最佳的相互作用； ② 卟啉分子有較大的表面，對(duì)金屬卟啉分子軸向配體周圍的空間容積和相互作用方向的控制余地較大； ③金屬卟啉配合物具有多樣性。 金屬卟啉類 DNA定位斷裂劑由金屬卟啉和識(shí)別劑 2 部分構(gòu)成，金屬卟啉一般為H2T(4Py)P類的過渡金屬 (Fe(III)、 Mn(II)、 Co(II)等 )配合物，識(shí)別劑是那些對(duì) DNA 具有一定定位識(shí)別能力的化合物，如吖啶、寡聚核苷 酸、 D N A 結(jié)合藥物、蛋白肽鏈等。新型 尾式卟啉如尾式卟啉 吡啶 (三乙胺 )季銨鹽化合物，具有較好的表面活性和選擇性，可很方便地用于金屬離子的分析。 第 1 章 緒論 3 1． 2． 2 在分析化學(xué)方面的應(yīng)用 人們?cè)诨瘜W(xué)仿生學(xué)的啟示下，于 20世紀(jì) 50年代后期將卟啉化合物作為試劑用于分析化學(xué)中。由于是活性聚合，可用它制備 窄分布的聚醚、聚酯及它們的嵌段共聚體。以下就目前卟啉及其金屬化合物在不同領(lǐng)域的應(yīng)用和合成研究分別加以闡述。 XXX大學(xué)本科生畢業(yè)論文 2 圖 12 A3B型 不對(duì)稱卟啉化合物結(jié)構(gòu) Structures of A3Bporphyrins 現(xiàn)在卟啉幾乎與所有的金屬離子都能形成配合物 [9]。 [1] 。產(chǎn)率明顯提高，并且該方法還具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉、資源節(jié)約、污染低的特點(diǎn) 。該法最大的缺點(diǎn)是產(chǎn)率低（一般在 2%5%左右），后處理復(fù)雜。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)幾種典型的 A3B 型卟啉并計(jì)算出它的產(chǎn)率，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行紫外，氫