1。2。4 在材料方面的应用
卟啉分子是一种特殊的分子结构,其范德华力比较小,并且在环上的电子流动比较容易,在受到光照时容易变成卟啉离子,具有很好的光电活性,有着广泛的用途,比如说用来作为太阳能电池的材料[10,11]。
1。2。5 在分析化学方面的应用
自由卟啉摩尔吸光系数大约为(1~6)×105,在可见光区(400-500nm)内有很强吸收,并且具有很大的平面共轭结构,大多数金属离子都能与它形成1: 1的稳定络合物。因此自由卟啉可以作为一种优良试剂用来在分光光度法中测定痕量金属离子。早在1957年,四苯基卟啉就被用来测量痕量金属,比如锌[12]。近些年来,在微量铜、镉、铁、铅、锌、锰等金属离子的痕量测定中都应用了许多水溶性或非水溶性的卟啉及其衍生物[13-15]。
1。3 四苯基卟啉的合成
1。3。1 Adler-Longo合成法
1967年,Adler和Longo对Rothemund合成四苯基卟啉(TPP)的方法进行改进,使某些芳醛与吡咯在相对温和的反应条件下获得TPP,虽然产率较低,但使在实验室中合成毫克级规模卟啉类化合物成为可能[16,17]。使用Adler和Longo的方法,科学家已经合成出了许多自然界中不存在的取代四苯基卟啉[18~23]。
为了提高TPP的产率,潘继刚等[23]又进一步的优化,他们采用有机酸作为催化剂,极性溶剂(如二氯甲烷等)作为介质,反应过程中产生的副产物明显变少,TPP的产率最高可以达到50%。
Adler-Longo方法的优点是操作步骤少而简单,实验是在温和的条件进行,反应产率也相对较高,所以他们的这种方法仍被广泛应用。另外,选用适当比例的两种醛制备不对称官能团卟啉。但是,Adler-Longo得方法也同时存在着一定缺陷。第一,因为反应要在高温条件下进行,在这种情况下醛就会与酸发生反应,因此,酸敏醛类不能用来作为合成原料;第二,在高温条件下会产许多焦油状副产物,导致分离提纯目标产物TPP变得不容易。
1。3。2 Lindsey合成法
1986年Lindsey等[24,25]提出一种新的合成TPP的方法,使Adler-Longo合成法进一步完善,从而使得可以在常温下进行合成反应。合成反应是分为两个部分:第一步是先得到反应中产生的中间体结构[26],第二步再通过对其进行氧化,最后经过提纯就可以得到卟啉。由于Lindsey的方法是在室温下反应,几乎没有Adler-Longo合成法中高温条件下的副产物和杂质,这样后续的物质提纯检验工作就会变得更加轻松;同时,还能允许一些敏感基团在温和的反应条件与反应底物连接上,对目标产物进一步修饰。Lindsey等使用这种方法制备了大约几十种卟啉,平均得率在35%到45%之间[25]。由于Lindsey方法取得巨大成功,使得卟啉合成化学获得了巨大进步,使得人工合成的卟啉类化合物的种类也越来越丰富,从而满足了日益增多的需求。
Lindsey合成法经过后续科学家一定的改进,可以得到位阻较大的取代四苯基卟啉[27]。而且它的光学特性还会发生改变,这是因为不在同一个平面的分子结构所影响的[28]。四(2,4,6-三甲基苯基)卟啉[29]就是这样的,如果加入乙醇在BF3中作为反应的协同催化剂,产率可以达到35%。Llama等[30]对Lindsey合成法作出改良,合成TPP时加入了过渡金属盐,使产率高达68%。
1。3。3 微波合成法
1993年,Petit等[31]利用一些固体载体的催化剂作用,将苯甲醛、吡咯吸附在载体上,通过使用微波诱导,合成了四苯基卟啉(TPP),产率约为10%。另外胡希明等人[29]调整微波诱导苯甲醛和吡咯合成卟啉类化合物的条件,对其进行改进,使其产率提高为大约为14%。