资源描述：
《金属卟啉化合物及其对烷烃的仿生催化氧化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第21卷第6期应用化学Vol.21No.62004年6月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYJun.2004综合评述金属卟啉化合物及其对烷烃的仿生催化氧化阳卫军郭灿城*(湖南大学化学化工学院长沙410082)摘要介绍了金属卟啉化合物的结构、种类及其应用,综述了金属卟啉化合物对烷烃的仿生催化氧化研究进展。运用金属卟啉仿生催化空气氧化环己烷制备环己酮技术,使得停留在实验室研究水平的金属卟啉仿生催化烷烃空气氧化进入了工业化生产。关键词金属卟啉,仿生催化,氧化,烷烃,综述中图分类号:O641.4文献标识码:A文章编号:1000-0518(2004)06
2、-0541-06卟啉及其金属配合物作为一类具有大共轭平面特殊结构的物质,在新材料的开发(例如磁性材料、液晶材料、半导体材料、光学材料、气敏材料及分子电子材料等)、药物化学、分析化学、分子识别以及仿生学等领域都有着非常广阔的应用前景。仿生催化是基于生命体中酶催化原理而提出的清洁化工生产工艺。仿生催化工艺具有酶催化反应的特点)))高效率的催化活性、高度专一的反应选择性。仿生催化工艺同时也具有化学催化的优点)))催化剂稳定性好,对条件(温度、压力和酸碱度等)改变适应性强,便于工业化生产。金属卟啉仿生催化研究是卟啉化学的一个重要研究方向。细胞色素P-450单充氧酶具有类卟啉的核心
3、结构,能催化生物体内许多有机物和分子氧之间的化学反应,例如脂肪族化合物及其侧链的羟基化,烯烃的环氧化、氧化脱(N))、(O))等是生命体中唯一能使碳氢化合物官能团化的酶。但P-450不稳定,且只能从动物体内提取,来源困难。用金属卟啉模拟生物体内P-450酶催化碳氢化合物羟基化的作用是金属卟啉仿生催化氧化研究目前已取得较大进展。1金属卟啉化合物1.1金属卟啉化合物结构和种类卟啉是一类含有4个吡咯分子的大环类化合物,是卟吩环碳上的氢原子被部分或全部取代后形成的化合物。母体卟吩自由碱的2个吡咯质子被金属取代后即成金属卟啉。根据中心金属离子(M)和取代基团(R1,R2,,R12)
4、的不同,金属卟啉有多种不同的具体结构形式。虽然理论上可以有无数种不同的取代金属卟啉,迄今却只有少数几种天然金属卟啉在自然界的动植物体内被发现。天然卟啉通常是1~8位被取代,而人工合成卟啉则主要是9~12中位取代物。不同的分类标准可把金属卟啉分为不同种类。按金属在元素周期表的位置,金属卟啉可分为主族金属卟啉、过渡金属卟啉和镧系、锕系金属卟啉。元素周期表中几乎所有的金属和一些非金属元素都可
以与卟啉作用形成各种卟啉配合物[1]。在这些化合物中,包括了大部分的主族和副族金属元素和一部分第3、4、5主族的非金属元素,以及一些镧系金属(Pr,Eu,Ybetc.)。按金属原子在卟啉环
5、上的结构,金属卟啉又可分为平面内型金属卟啉和平面外型金属卟啉。1.2金属卟啉化合物的应用简介金属卟啉在分析化学、光电转换、模拟载氧、药物化学及仿生催化等领域均有广泛的应用,主要有:在分析化学和光学上的应用:金属卟啉具有18个P电子的大共轭体系,其环内电子流动性非常好,因此,大多数金属卟啉都有较好的光学性质,常用作一些金属的显色剂,同时也广泛用于电分析[2]。2003-08-20收稿,2003-12-31修回国家自然科学基金(20376018)和国家/八六三0计划(2002AA321070)资助课题通讯联系人:郭灿城,男,1956年生,教授,博士生导师;E-mail:ccg
6、uo@hnu.edu.net.cn;研究方向:仿生催化与功能有机分子合成542应用化学第21卷由金属卟啉和醌类物质形成的共价化合物可以制得分子光电池,这样的分子排列起来就成为太阳能电池,这一模拟光合作用人工贮存太阳能的方法是解决能源危机的最好途径之一[3]。金属卟啉有光烧孔现象,利用此性质制得的分子存储器的容量比现有的光盘存储器大103倍,可以用来制造新一代的生物分子计算机,使计算机产业产生质变的革命[4]。在生物和医药领域的应用:合成与天然血液具有相同功能的人工血液,一直是人们奋斗的目标。将金属卟啉包埋在高分子材料中,在水环境能够长时间可逆载氧,因此,可以用来做血液的代
7、用品[5]。血卟啉常用作一些浅表性癌症的光动力疗法中的光敏剂,能够有效地诊断出癌变位置。低毒性是这种光敏剂另外一个突出的特点,因此,具有极高的临床应用价值。已发现在癌细胞周围血红素的浓度很高,启发人们在一些抗癌药物的结构上引入金属卟啉,以此来提高给药的准确度,降低药物的副作用[6]。此外,金属卟啉对DNA有一定的识别作用,可以同相应的碱基发生共价结合,能影响基因的调控和表达功能,有利于阻碍癌变细胞的增殖和分化。在仿生催化领域的应用:利用金属卟啉具有优良电子转移能力的结构特征,合成高效高选择性及高稳定性的金属卟啉作为催化剂,建立
