CN102952140A

CN102952140A - 三种不对称卟啉的微波合成法

Info

Publication number: CN102952140A
Application number: CN2011102517165A
Authority: CN
Inventors: 俞善辉; 戴聪聪
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2013-03-06

Abstract

本发明公开了三种新的不对称卟啉的微波合成法及卟啉合成的优化条件。用对羟基苯甲醛为底物微波合成meso-四(4-羟基苯基)卟啉，得出在10分钟微波功率下，反应20分钟产率最高。并在此优化条件下合成三种新的不对称卟啉，分别为5-间羟基苯基-10，15，20-三萘基卟啉、5-(3-羟基-4-甲氧基)苯基-10，15，20-三萘基卟啉和5-对二甲胺基苯基-10，15，20-三萘基卟啉。并对Adler法做了改进，用丙酸、冰醋酸和硝基苯混合溶剂法合成对酸敏感的5-对二甲胺基苯基-10，15，20-三萘基卟啉。本发明相对于常规加热法合成卟啉可大大缩短反应时间，减少副产物，在一定程度上提高产率，体现节能环保等优点，符合绿色环工。

Description

三种不对称卟啉的微波合成法

技术领域

本发明公开了一种微波合成不对称卟啉的方法，同时还公开了微波法合成卟啉的优化条件及提纯方法。

背景技术

卟啉是具有卟吩核的一类大环化合物的总称。在生物化学、医学、配位化学、分析化学、电化学、光化学、催化领域的研究中占有重要的地位。

卟啉的合成一直是研究的热门，主要由于卟啉化合物的产率较低，分离提纯较难。早在60多年前，P.Rothemund等采用吡啶作溶剂在封管中首次合成了四苯基卟啉。1964年Adler研究了不同溶剂、金属阳离子、反应温度以及时间对吡咯和苯甲醛缩聚反应的影响，提出了合成四苯基卟啉的反应机理，随后又以丙酸为溶剂极大的改进了四苯基卟啉的合成，并一直沿用至今。1987年，Lindesy以三氟化硼合乙醚络合物室温催化合成卟啉原，然后以DDQ或TCQ氧化成卟啉，也被广泛应用。1991年，湖南大学郭灿城等采用DMF作溶剂，AlCl₃为催化剂，也改进了卟啉的合成。近年来，利用微波技术促进有机合成得到青睐。相对于传统加热法，微波法需要更短的时间，能有效地提高反应转化率、选择性，体现节能、环保等诸多优点，作为绿色化工手段之一被广泛应用。

卟啉化合物一般用常规加热法合成，反应时间较长(2h左右)，吡咯、醛在长时间加热过程中易发生氧化、聚合等反应，副产物增多，使产物难以分离提纯且产率降低，不对称卟啉更由于副产物增多而使目标卟啉产率降低。微波催化合成可使许多有机反应速度提高，甚至使一些常规条件下不能进行的反应得以发生，已广泛应用于Diels-Alder反应、Claisen反应、Ene反应、氧化和重排等反应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不对称卟啉的微波合成法及混合溶剂法。微波法相对于传统加热法能大大缩短反应时间，减少副产物从而提高不对称卟啉的转化率；混合溶剂法能有效地合成对酸敏感的卟啉；该法节能环保、操作简便，产率提高。同时还提供了微波法合成卟啉的优化条件及纯化方法。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：用对羟基苯甲醛为底物，丙酸做溶剂兼催化剂，改变微波功率和反应时间探讨最优条件；在优化条件下合成三种新的不对称卟啉，并用混合溶剂法合成对酸敏感的卟啉。

本发明使用的是华东理工大学与上海亚联微波科技有限公司联合研制的化学实验控温微波仪，与一般微波反应仪器不同的是功率是通过改变到达目标温度的时间来调控的。为了探讨该微波仪合成卟啉的最优条件，先固定功率或反应时间，用对羟基苯甲醛和吡咯为原料合成meso-四(4-羟基苯基)卟啉。

申请人先探索反应时间对产率的影响。取4-羟基苯甲醛和吡咯各25mmol，75ml丙酸作溶剂，固定微波功率，在不同的反应时间下合成卟啉，结果如表1：

表1

实验结果表明，在一定微波功率下，微波反应时间对产率有影响，微波20min产率最高，时间过长或过短都会影响产率。

申请人再探索微波功率对产率的影响。同样取4-羟基苯甲醛和吡咯各25mmol，75ml丙酸作溶剂，固定反应时间20min，在不同的功率下合成卟啉，结果如表2：

表2

实验结果表明，在一定的反应时间下，微波功率对产率也有影响，在10min的微波功率下产率最高，功率过高或过低都会影响产率。

因此，该微波仪合成卟啉的最优条件是在10min微波功率和20min反应时间下，产率可达24.6％，比常规加热法合成卟啉提高很多。本发明适用于其他对称卟啉和不对称卟啉的合成，具有普遍性。

申请人在此优化条件下合成了三种新的不对称卟啉化合物，未见文献报道。卟啉化合物产率普遍较低的一个很重要原因是产物难以提纯，主要副产物TPC难以除去，本发明在处理粗产物时先用石油醚/二氯甲烷为淋洗剂收集紫红色第二色带，旋干得到固体再用石油醚-乙酸乙酯(2∶1，V∶V)重结晶可得到亮紫色晶体。

本发明针对酸敏感的醛，如对二甲氨基苯甲醛，采用丙酸、冰醋酸和硝基苯混合作溶剂微波合成卟啉，也适用于其他含氨基、吡啶坏等对酸敏感的卟啉的合成。

本发明的优点：

1.大大缩短反应时间

2.副产物减少，产率提高

3.提纯方便，产物纯度高

4.节能环保，符合绿色化工

具体实施方式

以下结合具体的实施例对发明的技术方案作一步说明：

实施例1

称取4-羟基苯甲醛(25mmol，3.05g)于三口烧瓶，量取60ml丙酸溶解，放置温度探头和冷凝管，固定于微波仪中，设定目标温度142℃以及功率(到达目标温度的时间)10min，开启搅拌并加热工作。量取吡咯(25mmol，1.75ml)溶于15ml丙酸的溶液，待回流后，2分钟内滴加完毕，继续微波反应20分钟。反应结束后冷却至室温，直接减压蒸去近半溶剂，冷藏过夜。抽滤得紫黑色固体，氯仿为淋洗剂，硅胶柱层析，收集紫红色第一色带，真空干燥得蓝色固体，再用乙酸乙酯-石油醚(2∶1，V∶V)重结晶得蓝紫色晶体1.04g，即meso-四(4-羟基苯基)卟啉，收率24.6％。

实施例2

将3.40ml(25mmol)1-萘甲醛和1.02g(8.3mmol)间羟基苯甲醛溶于60ml丙酸中，微波加热至回流，2分钟内滴加2.30ml(33mmol)吡咯溶于15ml丙酸的溶液，在10min的微波功率下继续微波反应20min。反应结束后冷却至室温，直接减压蒸去近半溶剂，加等量甲醇于剩余母液中，冷藏过夜.抽滤得紫黑色固体，粗品以二氯甲烷-石油醚(3∶1，V∶V)为淋洗剂进行柱层析，收集紫红色第二色带，真空干燥得蓝紫色固体，再用乙酸乙酯-石油醚(2∶1，V∶V)重结晶得蓝紫色晶体，即5-间羟基苯基-10，15，20-三萘基卟啉(1)0.67g，收率10.3％。

实施例3

将3.40ml(25mmol)1-萘甲醛和1.28g(8.3mmol)3-羟基-4-甲氧基苯甲醛溶于60ml丙酸中，微波加热至回流，2分钟内滴加2.30ml(33mmol)吡咯溶于15ml丙酸的溶液，在10min的微波功率下继续微波反应20min。反应结束后冷却至室温，直接减压蒸去近半溶剂，加等量甲醇于剩余母液中，冷藏过夜.抽滤得紫黑色固体，得到的粗产物以二氯甲烷-石油醚(3∶1，V∶V)为淋洗剂进行柱层析，收集紫红色第二色带，真空干燥得蓝紫色固体，再用乙酸乙酯-石油醚(2∶1，V∶V)重结晶得蓝紫色晶体，即5-(3-羟基-4-甲氧基)苯基-10，15，20-三萘基卟啉(2)0.58g，收率8.5％。

实施例4

称取1.24g(8.3mmol)对二甲氨基苯甲醛于250ml三口烧瓶中，放入50ml丙酸，50ml冰醋酸，25ml硝基苯混合溶液将其溶解，微波加热至回流，2分钟内滴加3.40ml(25mmol)1-萘甲醛和2.30ml(33mmol)吡咯的混合溶液，在10min的微波功率下继续微波反应20min。反应结束后冷却至室温，直接减压蒸去近半溶剂，加等量甲醇于剩余母液中，冷藏过夜.抽滤得紫黑色固体，粗品以二氯甲烷-石油醚(3∶1，V∶V)为淋洗剂进行柱层析，收集紫红色第二色带，真空干燥得紫色固体，再用乙酸乙酯-石油醚(2∶1，V∶V)重结晶得蓝紫色晶体，即5-对二甲胺基苯基-10，15，20-三萘基卟啉(3)0.55g，收率8.2％。

Claims

1.一种不对称卟啉的微波合成法，其特征在于：所合成的卟啉分别为5-间羟基苯基-10，15，20-三萘基卟啉(1)、5-(3-羟基-4-甲氧基)苯基-10，15，20-三萘基卟啉(2)和5-对二甲胺基苯基-10，15，20-三萘基卟啉(3)，结构式如下：

1R＝3-OH

2R＝3-OH-4-OCH₃

3R＝4-N(CH₃)₂

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：用对羟基苯甲醛为底物微波法合成卟啉，得出在10min微波功率下，反应20min产率最高。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：用丙酸或混合溶剂通过微波加热合成卟啉，粗品先柱层析纯化，再用乙酸乙酯/石油醚混合溶剂重结晶得到产品。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对酸敏感的醛如对二甲氨基苯甲醛，采用混合溶剂即丙酸、冰醋酸和硝基苯微波合成不对称卟啉，其它对酸碱不敏感的醛则采用常规的丙酸作溶剂。