新型卟啉化合物的合成、表征及性质研究

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1、新型卟啉化合物的合成、表征及性质研究　　摘要：卟啉（porphyrin）是生物体内的一种具有大共轭环状结构的化合物，卟啉类化合物以其特殊的结构和性能，引起了科学界的广泛兴趣。卟啉及金属卟啉化合物具有特殊的结构和性质，在很多领域都得到了广泛的应用。本文设计、合成了多种卟啉化合物。通过红外光谱等测试手段表征了化合物的结构。用Adler法合成了五种含羟基的苯卟啉化合物：四（3，5-二甲基-4-羟基苯基）卟啉（a1）、四（3，5-二甲基-4-羟基苯基）卟啉锌（a2），四（3，5-二甲基-4-羟基苯基）卟啉铜（a3），四（3，

2、5-二甲基-4-羟基苯基）卟啉镍（a4），四（3，5-二甲基-4-羟基苯基）卟啉猛（a5）通过红外光谱等方法对其结构进行了表征。　　关键词：卟啉吡咯合成性质　　引言　　卟啉是生物体内一种具有大共轭环状结构的化合物，其基本骨架是由四个吡咯环通过次甲基相连接形成的环状共扼大分子，即卟吩。卟吩具有芳香性，闭合的环内含有18个π电子。通常吡咯环上的5，10，15，20位称为中位（meso-），四个氮原子分别占据21，22，23，24位，卟吩环相对于吡咯β位的位置也称为卟吩的β位。当卟吩的大共轭环上的氢原子部分或全部被其他基团

3、取代时，所得的一类衍生物就是卟啉（porphyrin），其中心的四个氮原子可以与金属离子结合生成非常稳定的有机配合物及金属卟啉。　　一般来说，天然卟啉化合物是吡咯碳上的氢原子被取代，而人工合成的卟啉化合物大部分是meso位被取代。当meso位被取代基取代后，卟啉化合物的性质有了一定的改变。卟啉分子具有最完全的电子离域性的大π键，此种结构使卟啉化合物与其同系物有很高金属卟啉及其衍生物在生物体系中广泛存在，对氧的传递（血红蛋白）、贮存（肌红蛋白）、活化（细胞色素）、电子传递（细胞色素）、酶催化（过氧化酶）和光合作用（叶绿

4、素）等方面起着十分重要的作用[1]。它在生物系统中极其重要的生物功能已被人们所认识，长期以来，生物化学家和化学家们对金属卟啉配合物的研究倍加关注，对其进行了各种生物功能模拟研究。人们通过对卟啉配合物的研究，试图了解了这类化合物的生物功能、产生机理、作用条件，并模拟各种反应合成类似化合物，再将它们的特殊性质和功能应用于各个科技领域，推动科学发展，为此己经做了大量工作。卟啉及金属卟啉都是高熔点、深色的固体，多数不溶于水，溶于氯仿等有机溶剂，溶液有荧光，对热非常稳定。由于卟啉具有独特的结构及性能，近年来在材料化学、医学、生

5、物化学、分析化学、能源化学和地球化学等领域都有着广泛的应用。　　在材料化学方面，金属卟啉配合物在光电材料方面用途广泛，可用于液晶材料和非线性光学材料等。卟啉具有很强的发光特性，尤其是与过渡金属配位后发出很强的磷光，而这种磷光又可被O2猝灭，所以被用作光敏器件的磷光材料[2]。卟啉类化合物因为光敏性好、性能稳定和易于修饰等优点成为分子器件研究的理想模型化合物。分子器件是指在分子水平上由光子、电子或离子（称为介体mediator）操纵的器件。在分子器件中，卟啉可以作为卟啉分子导线、卟啉分子开关、卟啉超分子天线、卟啉光能转

6、化器、光控制输入输出器、光电子闸门、癌治疗荧光探针和生物传感器等。　　卟啉具有强的荧光和在肿瘤细胞中容易聚集，在医学研究中可作为检测癌症的光敏剂和抗癌药物。随着人们对卟啉类物质的不断深入研究，以卟啉类光敏剂为核心的光动力疗法也逐渐成为继手术、放疗和化疗之外的第四种成熟的癌症治疗方法。光动力疗法的基础是先给予肿瘤组织有选择性摄入作用的光敏剂，然后用一定波长的光照射瘤区，由光敏剂诱发光动力效应，产生单线态氧活性物质，它们与生物分子中的氧化敏感基团作用，导致其氧化失活，最终引起肿瘤细胞死亡而显示治疗作用。目前应用在人类临床

7、试验和已批准使用的所有光敏剂全部是卟啉类化合物，主要有如下几种：血卟啉、苯并卟啉衍生物、短肽链修饰的卟啉衍生物、糖基卟啉衍生物、糖肽卟啉衍生物、核苷卟啉衍生物、类固醇卟啉衍生物、硼烷卟啉衍生物、meso-四（间-羟基苯基）二氢卟吩（m-THPC）]和肽菁类等。　　在生物化学方面，卟啉是血红素，细胞色素和叶绿素的生物大分子核心部分。利用人工合成的金属卟啉配合物对血红蛋白、血红素和细胞色素等生物大分子功能进行模拟一直是人们研究的主要目的。例如，通过合成各种具有不同金属离子或不同取代基以及具有不同轴向配位的金属卟啉衍生物已

8、经实现了对过氧化物酶、过氧化氢酶、细胞色素等的模拟。人工合成的模拟物可以克服天然纯化物的缺点，因此利用人工合成的金属卟啉配合物来模拟酶，对酶促反应机理（如氧的传递、光合作用、酶催化等）的模拟研究在理论上和实际运用上都具有重要意义此外，为了更接近生物体内环境，一些大分子也被引入，如卟啉或金属卟啉与环糊精的包结可作为一类新的人工酶模型。　　在分析化