取代四苯基双核铁卟啉两步加酸合成方法的研究

摘要

本论文在本课题组前期工作的基础上，针对现有的两步合成法在合成取代四苯基双核铁卟啉过程中存在的反应时间长、环境污染大、合成成本高等缺点，深入地研究了取代四苯基双核铁卟啉的合成方法，提出一种反应时间短、环境污染小、合成成本低的新方法——两步加酸合成方法，并对一锅法进行了深入研究。采用以上两种方法合成了一系列取代四苯基双核铁卟啉，并经元素分析、红外、紫外等手段表征其结构。具体研究内容及结果如下： 采用两步加酸合成方法成功地合成了一系列取代四苯基双核铁卟啉，并研究了铁盐中铁元素的价态和铁盐种类对目标产物合成的影响、硫酸亚铁的用量对目标产物收率的影响及酸的用量对金属化时间的影响，最终优化了反应条件。 两步加酸合成方法的研究结果表明：a)只有采用不含氯离子的二价铁盐进行金属化时才能够合成目标产物；b)以DMF和乙酸的混合液为溶剂，使卟啉配体的金属化时间从10h减少到20min左右，大大缩短了目标产物合成的反应时间；c)具有恶臭气味的DMF用量的减少降低了对环境的污染；d)铁盐、DMF用量的减少及反应时间的缩短，大大降低了目标产物的合成成本。在优化条件下，以DMF和乙酸的混合液为溶剂(V(乙酸)/V(乙酸+DMF)=40％)、FeSO4·7H2O与卟啉配体的摩尔比为2.5:1、金属化时间为20min左右时，目标产物的收率均达91％以上，其中[T(p-CH3)PPFe]2O的收率最高为96.4％(以卟啉配体计算，若以吡咯计算则为24％左右)，上述研究结果尚未见文献报道。 针对目前合成取代四苯基双核铁卟啉普遍存在的合成步骤繁琐、收率低等问题，本论文在课题组前期研究成果的基础上也对一锅法进行了深入的研究，合成了一系列取代四苯基双核铁卟啉，并对吡咯与芳香醛的反应时间、氧化剂用量、溶剂配比等反应条件进行了优化。结果表明，在优化条件下，吡咯与芳香醛的反应时间为60min，氧化剂用量为1.1mol/L时，目标产物的收率均在16％以上，其中[T(ο-CH3)PPFe]2O的收率最高为21.3％(以吡咯计算)。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1仿生催化的研究背景

1.1.1工业催化现状

1.1.2本课题的研究目的和意义

1.2取代四苯基双核金属卟啉简介

1.3取代四苯基双核金属卟啉对细胞色素P-450的模拟

1.3.1细胞色素P-450催化氧化机理

1.3.2取代四苯基双核金属卟啉催化氧化机理的研究

1.4取代四苯基双核金属卟啉在仿生催化领域的应用

1.5取代四苯基双核金属卟啉合成方法的研究

1.5.1两步合成法

1.5.2三步合成法

1.6本论文研究的主要内容

1.6.1研究内容

1.6.2研究方案

1.7本章小结

第2章 实验部分

2.1实验所用主要化学试剂和设备的名称、规格、生产厂家

2.1.1实验所用主要化学试剂的名称、规格、生产厂家

2.1.2实验所用主要仪器及设备

2.2卟啉配体的合成

2.2.1无取代卟啉配体的合成

2.2.2对甲基卟啉配体的合成

2.2.3邻甲基卟啉配体的合成

2.2.4邻氯卟啉配体的合成

2.3两步加酸合成法合成取代四苯基双核铁卟啉

2.3.1无取代四苯基双核铁卟啉的合成

2.3.2对甲基四苯基双核铁卟啉的合成

2.3.3邻甲基四苯基双核铁卟啉的合成

2.3.4邻氯四苯基双核铁卟啉的合成

2.4一锅法合成取代四苯基双核铁卟啉

2.4.1邻甲基四苯基双核铁卟啉的合成

2.4.2邻氯四苯基双核铁卟啉的合成

2.5两步加酸合成法合成条件的优化

2.5.1铁盐价态对产物的影响

2.5.2铁盐的种类对产物的影响

2.5.3 FeSO4·7H2O与TRPPH2摩尔比对目标产物收率的影响

2.5.4乙酸用量对金属化时间的影响

2.6一锅法合成取代四苯基双核铁卟啉反应条件的优化

2.6.1吡咯与芳香醛反应时间对目标产物收率的影响

2.6.2氧化剂用量对取代四苯基双核铁卟啉收率的影响

2.6.3溶剂配比对取代四苯基双核铁卟啉收率的影响

2.7卟啉配体与取代四苯基双核铁卟啉的红外光谱分析

2.8卟啉配体与取代四苯基双核铁卟啉的紫外-可见光谱分析

2.9取代四苯基双核铁卟啉的元素分析

2.10本章小结

第3章 结果与讨论

3.1卟啉化合物的结构表征

3.1.1红外光谱测试结果与讨论

3.1.2紫外光谱测试结果与讨论

3.1.3元素分析测试结果与讨论

3.2两步加酸合成法合成条件的优化

3.2.1铁盐价态对产物的影响

3.2.2铁盐种类对产物的影响

3.2.3 FeSO4·7H2O与TRPPH2摩尔比对[TRPPFe]2O收率的影响

3.2.4乙酸用量对金属化时间的影响

3.3一锅法的条件优化

3.3.1吡咯和芳香醛的反应时间对[TRPPFe]2O收率的影响

3.3.2氧化刑(邻硝基甲苯)用量对取代四苯基双核铁卟啉收率的影响

3.3.3酸配比对取代四苯基双核铁卟啉收率的影响

3.4本章小结

结论

本论文的创新点如下

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得的成果

致 谢