【正文】 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 A3B 卟啉 進行了定性分析， 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。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 可見光對合成的卟啉進行結(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 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。通過對合成 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。 2． 5 A3B 型卟啉的核磁共振氫 譜測試 采用 Bruker AV 400MHz 核磁共振儀 (CDCl3為溶劑， TMS 為內(nèi)標(biāo) )對合成的 5,10,15(4甲基苯基 )20(4R苯基 )卟啉 進行核磁共振氫譜的測試 。采用石英比色池，二氯甲烷作為參比溶液。[dichloromethane,λmax]: 420 ,516, 553 , 591, 647 .1H NMR (400 MHz, CDCl3 , 25℃ ):δ= (s, 2 H, NH), (s, 9 H, CH3), (d, J= Hz, 6H, Ar), (d, J= Hz, 6 H, Ar), (d,J= Hz, 2 H, Ar), (d, J= Hz, 2 H, Ar), (d,J= Hz, 2 Hβpyrrole), (s, 4 Hβpyrrole), (d, J= Hz, 2 Hβpyrrole) . 2． 3． 2 5,10,15(4甲基苯基 )20(4羧基苯基 )卟啉的定量方法 精密 稱量 5,10,15（ 4甲基苯基） 20（ 4羧基苯基）卟啉 ，以二氯甲烷分別配置樣品濃度為 109mol/mL、 109mol/mL、 109mol/mL、 109mol/mL、 108mol/mL 的溶液，測得其在 處紫外 可見光譜吸收值得線性回歸，得線性方程 A=18522368C+，線性相關(guān)系數(shù) R2=. 5,10,15（ 4甲基苯基） 20（ 4硝基苯 基）卟啉的產(chǎn)率用相同的方法來獲得。產(chǎn)物用 顯微熔點儀測定熔點 ， 紫外和核磁對其結(jié)構(gòu)進行鑒定和表征。 NMR (400 MHz, CDCl3,25℃ )d:δ= (br s, 2H, NH), (s,9H, CH3), (d,J= Hz, 3H,Ar), (d, 6H,J=,3H,5tolyl), (d,2H ,J=,2H, Ar), (d,6H,J= Hz,2H,tolyl), (d, 2H,J= Hz, Hβpyrrole), (br s, 6H, Hβpyrrole) 合成 5,10,15(4甲基苯基 )20(4硝基苯基 )卟啉 合成 方法同上述方法，流動相為二氯甲烷 :石油醚的體積比為 6:4，最后得到紫色的卟啉固體。產(chǎn)物用 顯微熔點儀測定熔點 ， 紫外和核磁對其結(jié)構(gòu)進行鑒定和表征。 XXX大學(xué)本科生畢業(yè)論文 18 合成 5,10,15（ 4甲基苯基 ） 20（ 4羧基苯基 ） 卟啉 合成 方法同上述方法，流動相為二氯甲烷 :甲醇的體積比為 9:1，最后得到紫色的卟啉固體。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%。以 300~400 目的硅膠為固定 相進行柱分析。 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）。 向 裝有磁力轉(zhuǎn)子、回流冷凝管的 100mL 的三口燒瓶中，分別加入 15mL 硝基苯和 35mL乙酸，預(yù)熱至 120℃后，向燒瓶內(nèi)加入 的對甲基苯甲醛、 1mmoL 的 R 基取代苯甲醛和 的 5(4甲基 苯基 )二吡咯甲烷 。并在該優(yōu)化條件下，合成了兩種不對稱卟啉，產(chǎn)率相對其他方法較高。即 2mmoL 的 5(4甲基苯基 )二吡咯甲烷和 2mmoL 的對甲基苯甲醛溶于 10mL 硝基苯和 40mL 的乙酸組成的混合溶液。 表 23 正交實驗數(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 交實驗結(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 實驗部分 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)計了 2 因素 2 水平的正交實驗。 正交實驗數(shù)據(jù)處理及分析 用 5,10,15,20（ 4甲基）苯基卟啉標(biāo)準(zhǔn)溶液測定二氯甲烷 —— 5,10,15,20（ 4甲基）苯基卟啉的紫外 —— 可見分光光度儀吸光度常識為Σ =33929g/mL。其中比色皿內(nèi)液體統(tǒng)一定量為。由此時起，每隔 10 min從三口燒瓶中取一次樣品，用紫外 —— 可見分光光度儀做定量檢測。 NMR(CDCl3)(δ,ppm):(s,2H,NH),(s,8H,βpyrrole),(d,8H,Ho), 2(d,8H,Hm),(s,12H,Hme). 設(shè)計正交實驗 設(shè)定 反應(yīng)溫度有兩個因素水平： 110℃、 120℃；設(shè)定乙酸 /硝基苯配比有兩個因素水平：40/10mL； 35/15mL。 產(chǎn)物用顯微熔點儀測定熔點 ， 紫外和核磁氫譜對其結(jié)構(gòu)進行表征和鑒定。 圖 21 5(4甲基 苯基 )二吡咯甲烷 合成路線 2． 2． 2 正交實驗法優(yōu)化四 （ 4甲基苯基）卟啉合成條件 利用 正交實驗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、的配比對卟啉產(chǎn)率的影響。將所得濾餅置于真空干燥箱中進行干燥。 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 甲基 苯甲醛，反應(yīng)在室溫下攪拌 2 h。 SHZD循環(huán)水式真空泵 ， Vacucell MC000926真空干燥箱，電子天平， Heidolph Laborota 4000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 ， UV1901型紫外 可見分光光度計 (UVVis)， AVATAR360型傅立葉變換紅外光譜分析儀 ， Bruker AV 400M核磁共振儀。并對其進行紫外、核磁等表征。首先研究二吡咯甲烷合成 A4型卟啉，通過正交實驗摸索合成 A4型卟啉的溫度、時間以及溶劑的較優(yōu)條件。 1． 5 本課題研究目的及工作內(nèi)容 本 實驗室長期致力于研究卟啉類仿生催化劑的合成及應(yīng)用。TFA體系為硝化試劑可以減少副反應(yīng)的發(fā)生。 Cheuk等 [94]發(fā)現(xiàn)對 TPP進行硝化主產(chǎn)物為5,10,15,20四（對硝基苯基）卟啉。 meso基團衍生法 四 苯基卟啉合成方法簡單并且收率較高，利用親電取代反應(yīng)將官能團引入富電子苯基是非常重要的 修飾手段。同時以 5,15二取代卟啉為底物可以獲得 A2B型卟啉 [91]。并在實驗中發(fā)現(xiàn)： NiOEP\ZnOEP\CuOEP\CoOEP的 meso位單烷基化收率 40%~90%，但 FeOEP在反應(yīng)中降解；有機鋰試劑對活性低的卟啉配體親核取代反應(yīng)依然能順利進行；烷基鋰試劑的使用有利于金屬卟 啉 meso親核取代，然而芳基鋰試劑有利于卟啉配體的 meso親核取代 （ 使用苯基鋰試劑時單取代產(chǎn)物收率＞ 95%）。該 方法甚至可以用于合成 ABCD型 不對稱的卟啉合成。 卟 啉 meso親核取代法 酸 催化體系卟啉的合成中存在吡咯重排及可應(yīng)用的醛種類的限制。 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。 Lier等 [85]對鎳卟啉進行鹵化試驗發(fā)現(xiàn)取代反應(yīng)都發(fā)生在 TPP的 β位和 2,3,7,8,12,13,17,18八乙基卟啉 (OEP)的 meso位，硝基苯硒、氯苯硒 Vilsemeier等 [83,84]對銅卟啉和鎳卟啉進行甲?；a(chǎn)率均相對 較高。 卟 啉 meso親電取代法 利用 親電試劑對卟啉 meso進行修飾是最常用的方法。以卟吩環(huán)為底物，可通過親電試劑對富電子體卟吩 環(huán) meso位選擇性取代。 Zerrouki等 [71]利用微波照射，分子碘催化，使用未純化的試劑合成了 A3B型 不對稱卟啉，收率良好。Drain等 [81]使用微波照射實現(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%。 1992年P(guān)etit A等 [79]將微波合成手段引入卟啉合成中。微波可明顯加快有機合成反應(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。 Br是一種有效的保護基團 [77]。 利用 取代四吡咯烷縮合生成相應(yīng)的卟啉。該法在一定程度上克服了 ―2+2‖法中不規(guī)則副產(chǎn)物的生成，并且底物濃度大大提高，環(huán)合過程可以使用空氣為氧化劑，與 “ 2+2” 法相輔相成。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。 Lindsey等 [73]通過大量條件探索力求減少不規(guī)則產(chǎn)物的生成，研究證 B酸和實溫和的 L酸共同作為催化劑，將有效減少 4,4 二（ 1羥基 烷基）二吡咯烷縮合產(chǎn)物中副產(chǎn)物的量 [74]。 Smith等 [70]利用 [2+2]法合成了對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。 利用 醛與吡咯縮合繼而氧化生成卟啉的合成條件，二吡咯烷及其衍生物可以縮合生成各種不對稱卟啉化合物。 三 、 α?；量┑倪€原產(chǎn)物與過量吡咯縮合得到二吡咯烷 [59,63]。本論文中制備 二吡咯烷 的方法即為該方法的改進方法。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一步縮合）。 Lindesy等 [5961]制備了近百種二吡咯烷，對其合成進行了廣泛深入的研究。劉朝周、譚紅彩 [56,57]對 Lindsey法及 Adler法合成不對稱卟啉配體的條件進行優(yōu)化。何明威等 [54]以第 1 章 緒論 9 無水乙醚為溶劑，三氟乙酸為催化劑，硝基苯、鐵氰化鉀、醋酸銅、釩氧乙酰丙酮為氧化劑，取代四苯基卟啉收率達到 35%~58%。 過渡 金屬鹽的引入， Llama[52]等使用三