JPS5937001B2 - 高分子ポルフイリン誘導体 - Google Patents

高分子ポルフイリン誘導体

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JPS5937001B2
JPS5937001B2 JP13796879A JP13796879A JPS5937001B2 JP S5937001 B2 JPS5937001 B2 JP S5937001B2 JP 13796879 A JP13796879 A JP 13796879A JP 13796879 A JP13796879 A JP 13796879A JP S5937001 B2 JPS5937001 B2 JP S5937001B2
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英俊 土田
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  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は重合性ポルフィリン誘導体から誘導″ され
た重合体とくに共有結合型高分子ポルフィリン誘導体に
関する。
従来、ポルフィリン環が共有結合によつて高分子連鎖に
結合したいわゆる共有結合型高分子ポルフィリン錯体と
して以下に示すものが知られてい、る。
(i)側鎖カルボキシル基を有するポルフィリン誘導体
とクロルメチルスチレンとの反応によつて得たポルフィ
リンビニルモノマーの重合体。
(゛)一級アミノ基を有する高分子化合物と側鎖ホルミ
ル基を有するポルフィリン誘導体との反応で生成したシ
ッフ塩基の還元生成物。(110側鎖一級アミノ基を有
するポルフィリン誘導体を重合開始剤としたα−アミノ
酸のN−カルボン酸無水物の重合により得られる重合体
(IV)ホルミルス千レンとピロールとの縮合によつて
得たメソテトラ(パラビニルスチリル)ポルフィリンの
重合体。しかし、これら従来の高分子ポルフィリン錯体
はチトクロームのモデル化合物として酸化触媒あるいは
光レドックス触媒にわずかに使用し得ることが知られて
いるにすぎない。
溶液中において安定な酸素化錯体を形成し酸素担持体と
して有用な共有結合型高分子ポルフィリン錯体は知られ
ていなかつたのが現状である。上記事情に基づき各種単
量体を合成しそれから重合体を誘導し室温下溶液中にお
ける酸素化錯体の安定性を調査した結果次に示す重合性
ポルフィリン誘導体から誘導された重合体がとくに有用
であることを見出しこの発明に至つた。
すなわち、この発明で用いられる重合性ポルフイリン誘
導体はポルフイリン核を有する平面状ポルフイリン化合
物の一方の面上に立ち上がつた重合性基を少なくとも4
個有することを特徴とするものである。
この発明で用いられる重合性ポルフイリン誘導体の骨格
をなす平面状ポルフイリン化合物としては、ポルフイリ
ン、エチルポルフイリン11メソポルフイリン、プロト
ポルフイリン、シューゼロポルフィリン、ヘマトポルフ
イリン、コプロポルフイリン11ウロポルフイリン11
さらには5,10,15,20−テトラフエニルポルフ
イリン等が挙げられる。
上記重合性ポルフイリン誘導体は、既述のように、平面
状ポルフイリン化合物の一方の面上に立ち上がつた重合
性基を少なくとも4個有している。
この重合性基は二重結合を有するものであれば炭化水素
基、エステル結合を有する基、アミド結合を有する基等
その種類は問わない。しかし、この重合性ポルフイリン
誘導体から得られた重合体金属錯体の酸素化錯体の安定
性の点からすると、好ましい重合性基は一般式または で示される。
この式(1)において、Rおよびwの各各は炭素、水素
、酸素および窒素のいずれか1種またはそれ以上で構成
される基を示し、nはOまたは1、すなわち、R基の不
存在または存在を示すものである。上記重合性ポルフイ
リン誘導体は、例えば、アミノ基を有するポルフイリン
化合物と酸塩化物との脱塩酸反応やカルボキシル基を有
するポルフイリン化合物とヒドロキシル基を有する化合
物とのエステル化反応、あるいはビニルカルボン酸をジ
ンクロガーホンジイミドで活性化したものとアミノ基を
有するポルフイリン化合物との結合反応あるいはカルボ
キシル基を有するポルフイリン化合物とビニル基を有す
るアミン誘導体との反応により合成することができる。
このような重合成ポルフイリン誘導体の具体例を挙げる
と、で示される5,10,15,20−テトラ(α,α
,α,α−0−メタアクリルアミドフエニル)ポルフイ
ン、で示される5,10,15,20−テトラ〔0一(
P′−ビニルフエニル)カルボキシメチノ(ハ)フエニ
レン〕ポルフイリン等である。
上記重合成ポルフイリン誘導体はこれをスチレンやメタ
クリル酸メチル等の適当な共重合性単量体と常法により
共重合させることによつて重合体が得られる。
この重合体は一般式で示すことができる。
式()において、Aは前記式(1)で示される重合性ポ
ルフイリン誘導体単位であり、Bは上記共重合性単量体
単位である。lおよびmはそれぞれ重合度を示す整数で
あつてm/lは100以上、好ましくは500ないし1
000である。なお、重合性ポルフイリン誘導体単位は
少なくとも1個あることが必要である。
すなわち、′は1以上の整数である。上記共重合体()
は、単位Aの重合性基と単位Bとが線状の主鎖の一部を
構成するような構造をとつている。
これを共重合性単量体をスチレンとして模式的に示すと
例えば次のようである。上記のような共重合体の単位A
中のポルフイリン核内に常法により遷移金属イオンを導
入することによつて高分子金属錯体が得られる。
遷移金属としては鉄およびコバルトが好ましい。この高
分子金属錯体はその中心金属が低原子価状態(例えばF
e()、CO()において、適当な塩基性配位子(例え
ば、ピリジン、イミダゾール類、アミン類)の存在下に
有機溶媒中において室温で酸素を可逆的に吸脱着でき、
また安定な酸素化錯体を形成する。これは高分子連鎖に
ポルフイリン環が共有結合で結合している結果、巨大な
高分子鎖の立体障害により各錯体部位が分散され、酸素
錯体の二量化酸化が防止できるためであると考えられる
。したがつてこの共重合体錯体は空気中から酸素を捕促
する酸素固定化触媒、酸素を容易に脱着できる酸素担体
等のほか、酸素運搬体として化学工業上の広範な用途が
期待できる。以下この発明の実施例を示す。
実施例 1 囚 容量1000m1の4つロフラスコにオルソニトロ
ペンセンスアルデヒド24.2グラムとプロピオン酸5
00aを仕込み、油浴中で加熱し沸点還流させた。
この混合溶液にピロール11.1m1をゆつくり添加し
、25分間反応させた。反応終了後内容物を室温に冷却
し、得られた沈でん物をろ集し、クロロホルムで、つい
でメタノールで洗浄し減圧乾燥してテトラ(オルソニト
ロフエニル)ポルフイリン(以下TNO2PPと略記す
る)4.06グラム(収率12.8%)を得た。この生
成物の元素分析値(重量%)は次のとおりであつた。(
括弧内は計算値である)C:66.16%(66.50
%)、H:3.26%(3.30%)、N:14.25
%(14.10%)。上記TNO2PP3.O9グラム
に濃塩酸100dを加え65〜70℃に保持した。つい
で、これにSnCl2・6H2010グラムを加え25
分間反応させた後、濃アンモニア水を加えて中和後生成
物をクロロホルムで抽出した。このクロロホルム抽出液
を希アンモニア水で洗浄後水洗した。このクロロホルム
抽出液を蒸発濃縮後、これにヘプタンおよびエタノール
を加え、得られた沈でん物をろ集した。これをメタノー
ルで洗浄後、減圧乾燥し相応する還元体2.28グラム
(収率89.570)を得た。これは、αβαβ,αα
ββ,αααβ,αααα各アトロプイソマ一(Atr
OpisOmer)よりなるもので、ベンゼン/ジエチ
ルエーテル/アセトン混合溶媒を用いシリカゲルカラム
により各アトロプイソマ一を分離し、αααα体(以下
これをTNlI2PPと略記する)を以下の試料とした
。TNjPPO.O76グラムを含有するアセトン/ジ
エチルエーテル混合溶媒100dにピリジン1dを加え
、この混合物を氷冷した。
これにメタクリル酸クロリド1m1を加え、室温で60
分間反応させた。この反応混合物を蒸発乾固後、残渣を
クロロホルムに溶解し、希アンモニア水で中和し、水洗
し、濃縮した。これをシリカゲルカラムで精製して生成
物0.0402グラム(収率38%)を得た。この生成
物の分析結果を次に示す。(1)元素分析C:74.7
9%(76.09%)、H:5.46%(5.32%)
、N:11.69%、(11.83%)。(2)赤外線
吸収分析(KBrペレツト,儂−1):1680ν。
=o(アミド)、1510δNH(アミド)、1630
ν。=o(ビニル)、925δCH(ビニノ(ハ)0(
3)質量分析M/e:947(主ピーク)。
(4)核磁気共鳴スペクトル分析(CHCl3中、内部
基準テトラメチルシラン)δ(PF):一2.7(ピロ
ールNU,S,2H)、1.14(メチル、S,l2H
)、4.42(=CH2,d,8H)、7.4〜8.0
1(オルソ置換フエニル、M,lH)、8.81(アミ
ドNH,S,4H)、8.98(ピロールβ−C旦,δ
,8H)。(5)可視吸収スペクトル極大波長(Nm,
クロロホルム):424,516,548,591,以
上の分析結果より、上記生成物が所望の5,10,15
,20−テトラ(α,α,α,α−オルソメタアクリル
アミドフエニル)ポルフイリン(以下TmPPと略記す
る)であることが確認された。
H) TmPPO.3O7グラム(3.2X10″″5
モル)、スチレン2.5グラム(2.2×10−2モノ
(ハ)、重合開始剤としてのα,(:I′−アゾビスイ
ソブチロニトリル(〔全モノマー〕/〔開始剤〕=22
0)およびベンゼン2m1を重合管中に仕込み、常法に
従つて脱気封管後、80℃で3時間反応させた。
反応終了後、内容物を多量のメタノールに注下再沈し、
乾燥した。さらに、市販のBiOBeadsSXI(B
lORad社製)を用いて未反応のTmPPモノマーを
分離し、所望のスチレン−TmPP共重合体0.807
グラムを得た。可視吸収スペクトルの吸光度より求めた
共重合体組成はス手レン単位/TmPP単位=1000
/1であつた。また共重合体の固有粘度30℃ 〔η〕 =0.40d1/f!であつた。
ベンゼン実施例 2 実施例1で得た共重合体0.40グラムとN,N一ジメ
チルホルムアミド10m1を還流器付き4つロフラスコ
に仕込み、窒素ガスを吹き込みながら還流させた。
得られた溶液にC。Cl2lOミリグラムを加え、1時
間反応させ、室温に冷却した後、窒素雰囲気下でシリカ
ゲルカラムにより精製した。これを乾固し、加熱乾燥し
てスチレン−TmPPCO()高分子錯体を得た。可視
吸収スペタトル極大波長(Nm,ベンゼン)417,5
30,623であつた。実施例 3 C0C12の代りにFeCl2を用いた以外は実施例2
と同様にしてスチレン−TmPP−Fe(ICl高分子
錯体を得た。
λMax(Nm,トルエン)426,516,605で
あつた。実施例 4 実施例2で得たスチレン−TmPP−CO()高分子錯
体の酸素の吸脱着反応を10−1モル/lのN−エチル
イミダゾールを含むトルエン溶液中25℃で検討した。
まず、脱気下(脱酸素条件下)では5配位型CO()ポ
ルフイリン錯体に基づく典型的なESRシグナル(δ−
2.30)および可視スペクトルλMax4l7、52
9nmを示した。
この溶液に酸素を接触させたところ、CO−ポルフイリ
ンと02の1:1錯体に相当する新しいESRシグナル
(Gl8O−2.01),λMax439,55Onm
にスペクトルが移行した。この新しいシグナルは脱気操
作により02を除去すると5配位型デオキシ錯体(λM
ax4l7,529nm)へ可逆的に移行することから
、室温で安定な酸素錯体が生成することが確認された。
また、酸素錯体の安定時間は25゜Cで2日以上であつ
た。実施例 5 実施例3で合成したスチレン−TmPP−Fe(1)C
高分子錯体をFe()錯体に還元した後、その酸素吸脱
着反応をN−エチルイミダゾール2×10−3モル/l
を含むトルエン溶液中で検討した。
まず、ドライボツクス中アルゴン雰囲気下でス手レン一
TmPP−Fe(1)Cl高分子錯体をポルフイリン単
位で1.8X10−5モル/lの割合で含む溶液に微量
のCr(Acac)2を加え、固液不均一系で攪拌しF
e(IをFe()へ還元した。得られたデ)オキシ−N
−エチルイミダゾール錯体の可視吸収極大波長(Nmト
ルエン)は434,537,564,608であつた。
還元終了後ろ過して過剰のCr(Acac)2を除裏し
、次の操作に用いた。上記デオキシスチレン−TmPP
−Fe()溶液に酸素を接触させると、λMaxは43
2,540,628nmに移行した。
脱気操作により、スベクトルは容易にデオキシ錯体のそ
れ(434,537,564,608nm)に移行する
ことから、可逆的な酸素分子吸脱着反応を確認した。容
量法により02吸着量を測定したところ、Fe−ポルフ
イリン残渣当り1分子の02が吸着されていることがわ
かつた。同条件下における酸素錯体の安定時間は5時間
以上であつた。実施例 6 オルトカルボキシメチルベンズアルデヒドとピロールと
を実施例1囚と同様に5時間反応させて5,10,15
,20−テトラ(α,α,α,αーオルトカルボキシメ
チルフエニル)ポルフイン(TCPP)を得た。
収率は18%であつた。この元素分析結果は次のとおり
であつた。但し、括弧内はC52H33N4O8の計算
値である。C:73.50%(73.74%)、H:4
.66%(4.52%)、N:6.60%(6.62%
)。ついで、TCPP2×10″″3モルを脱水ベンゼ
ンに溶解し、パラトルエンスルホン酸2×104モルと
パラヒドロキシメチルスチレン0.2モルを加え、70
℃とで20時間反応させた。この反応混合物を蒸発乾固
後、多量のメタノールで洗浄し、減圧乾燥した。さらに
、CHCl3/メタノール混合溶媒で数回再結晶し所望
の生成物を得た。収率6570であつた。この生成物の
分析結果は次のとおりであつた。(1) IR(KBr
ペレツト、儂−1):δCH(ビニル)910,990
;ν。
一。(フエニル)1600。(2)元素分析値C:80
.91%(80.37%)、H:4.65%(4.98
%)、N:4.25%(4.46%)。
但し括弧内はC84H62N4O8の計算値。(3)可
視吸収スペクトルλMax(Nmlピリジン中)424
,487,516,550,590,648。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (ここで、Aは平面状ポルフィリン化合物のポルフィリ
    ン核の5位、10位、15位および20位にそれぞれ結
    合したフェニル基のオルソ位に置換しかつポルフィリン
    核の一方の面上に立ち上がつた4個の重合性置換基であ
    つて式▲数式、化学式、表等があります▼または▲数式
    、化学式、表等があります▼ で示されるものを有する重合性ポルフィリン誘導体単位
    、Bはスチレンまたはメタクリル酸メチル単位、および
    mはそれぞれ各単位の重合度を示す整数であつてlは1
    以上でありかつm/lは100以上、そして前記単位A
    の4個の重合性基と前記単位Bとは線状の重合主鎖の一
    部を構成する)で示される高分子ポルフィリン誘導体。 2 単位A中のポルフィリン核が遷移金属イオンを有す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の高分子
    ポルフィリン誘導体。
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