专利名称：羧基卟啉及其制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子化学合成领域，具体涉及一种不同烷氧基连接的羧基卟 啉极其制备方法。
背景技术：
卟啉是卟吩衍生物的总称，金属离子嵌入卟啉环中可形成稳定的金属卟啉 配合物。卟啉化合物具有大共扼平面的特殊结构，兼具供电子和受电子的双重 性能。卟啉化合物独特的结构、优越的物理、化学及光学特征，使得卟啉化合 物在仿生学、材料化学、药物化学、电化学、光物理与化学、分析化学、有机 化学等领域都具有十分广阔的应用前景，吸引着人们不断深入地研究。
在卟啉环上引入不同的官能基团，可以获得许多不同性能及用途的卟啉化 合物。由于羧基卟啉其卟啉环带有羧基这一活性基团，可以与不同基团进行反 应，因而合成羧基卟啉可大大拓宽卟啉化合物的应用。
目前，传统的Alder合成法是从吡咯和羧基苯甲醛出发直接合成羧基卟啉， 或者以酯基苯甲醛代替羧基苯甲醛合成卟啉后再行水解制备，该方法得到的羧 基卟啉连接于苯环的仅为一羧基，而且合成不对称羧基卟啉时产率极低。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种与不同烷氧基连接的羧 基口卜啉。
本发明的另一个目的在于提供反应步骤简单、产率高的制备上述羧基卟啉 的方法。本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的
一种羧基卟啉，该羧基卟啉的羧基是通过不同垸氧基与苯环连接，其结构 具有式(I )所示通式
<formula>formula see original document page 5</formula>
其中
Rj为-H、 -CH3、 -OCH3、 -Cl、 -F或-N02等； R2为-0(CH2)nCOOH (n=l、 3、 5或6);
或者
R!= R2 = -0(CH2)nCOOH (n=l、 3、 5或6)。
上述式(1)中，若&为-H、 -CH3、 -OCH3、 -Cl、 -F或-N02等，而 R2为-0(CH2)nCOOH (n=l、 3、 5或6)时，该羧基卟啉为不对称羧基卟啉； 若R1= R2 =-0(CH2)nCOOH (n=l、 3、 5或6)时，该羧基卟啉为对称羧基口卜 啉。
上述通式(I )所示羧基卟啉的制备方法，是将带酚羟基的羟基卟啉与 n-溴代酸乙酯反应合成酯基卟啉，该酯基卟啉再经水解制备得到羧基卟啉，所 述n-l、 3、 5或6。上述制备方法的化学反应式如下所示:
<formula>formula see original document page 6</formula>(1)将羟基卟啉与n-溴代酸乙酷浴解在二甲基甲酰胺(DMF)中，加入 无水K2CQ3，在90 120。C下搅拌、回流9 12h，得到酯基卟啉(II);
(2)把酯基卟啉溶解在氯仿中，加入KOH甲醇溶液或氢氧化钠甲醇溶液， 室温反应0.5 311，得到羧基卟啉(I )。
上述步骤(1)中，羟基卟啉与n-溴代酸乙酯的摩尔比为1: (42 200)。 上述步骤(1)中，将羟基卟啉与n-溴代酸乙酯混合后，将该混合物溶解
在二甲基甲酰胺(DMF)中，混合物与二甲基甲酰胺的摩尔比为(2 8): 100。 上述步骤(1)中，无水K2C03与n-溴代酸乙酯为等摩尔比。 上述步骤(2)中，酯基卟啉与氯仿的摩尔比为(0.1 0.7): 100。 上述步骤(2)中，氢氧化钾甲醇溶液或氢氧化钠甲醇溶液都选择10 20%
的浓度，也就是氢氧化钾(或氢氧化钠)占溶液总质量的10 20%。上述步骤(2)中，加入的氢氧化钾甲醇溶液或氢氧化钠甲醇溶液与氯仿 为等体积比。
上述步骤(2)中，因为酯基卟啉在甲醇中的溶解度不高，而氢氧化钾或 氢氧化钠在氯仿中的溶解度也不高，因此本发明采用氯仿+甲醇的一个溶解体 系，从而保证了酯基卟啉与氢氧化钾(或氢氧化钠)能很好地相溶并反应。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果
1. 本方法通过改变羟基卟啉苯环上不同取代基，以及改变n-溴代酸乙酯的 类型，可制备得到包括对称和不对称、羧基上具有不同连接烷氧基的不同类型 的羧基卟啉；
2. 本发明的制备方法克服了传统Aider合成法所存在的连接于苯环仅为一 羧基和羧基U卜啉产率低等问题，通过活性很高的n-溴代酸乙酯与羟基卟啉反应 先合成酯基卟啉，再使酯基卟啉水解获得羧基卟啉，反应步骤简单、产率较高。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步地解释，但具体实施例并不对本发 明做任何限定。
实施例1 5- (4魂基亚甲氧基)苯基-10， 15， 20-三苯基卟啉的制备
本实施例5-(4魂基亚甲氧基)苯基-10， 15， 20-三苯基卟啉的制备方法， 包括如下步骤
(1)往圆底烧瓶里加入0.189g5-(4;2基苯基)-10， 15， 20-三苯基卟啉， 1.5 mL 2-溴乙酸乙酯(羟卩卜啉与2-溴乙酸乙酯的摩尔比为1:45 ) ， 45 mL DMF， 1.8 g新焙烧的K2C03，在100 "C下搅拌发生反应9小时后，停止反应，向反 应液中加入去离子水和氯仿进行萃取，萃取4遍，旋干，即得到5-(4,基亚甲氧基乙酯)苯基-10， 15， 20-三苯基卟啉粗产品；
(2)将步骤(1)所得5- (4-羧基亚甲氧基乙酯)苯基-10， 15， 20-三苯基 卟啉粗产品溶入10 mL氯仿中，加入10 % KOH甲醇溶液10 mL，室温搅拌 0.5 h后，向反应液中加入去离子水，用盐酸把整个反应体系pH调至5，用氯 仿萃取3遍，有机相旋转蒸发浓縮；用硅胶柱层析，氯仿乙醇(体积比=20: 1)作淋洗剂，收集第二紫色带。产物为紫色固体，该紫色固体即为本实施例 的5- (4-羧基亚甲氧基)苯基-10， 15， 20-三苯基卟啉，收率为83.3%。
UV-Vis (CH2C12)wx (nm) : 419， 515， 549， 589， 643。 ifiNMR (CDCl3/CD3OD， 300MHz) S: -2.77 (s， 2H, pyrrole N-H)， 4.83 (s, 2H, -OCH2-CO)， 7.33~7.74 (11H, phenyl m画H + p画H)， 8.10~8.18 (8Hphenyl o-H)， 8.81 (s, 8H, pyrrole C-H); ESI-MS [CHC13， m/z]: 687 (M-f)。
实施例2 5- (4-羧基亚甲氧基)苯基-10, 15, 20-三(4-甲苯基)卟啉的
制备
本实施例5- (4-羧基亚甲氧基)苯基-10， 15， 20-三(4-甲苯基)卟啉的 制备方法，包括如下步骤
(1) 往圆底烧瓶里加入0.206g5- (4-羟基苯基)-10， 15， 20-三(4-甲苯 基)卟啉，1.5mL2-溴乙酸乙酯(羟卟啉与2-溴乙酸乙酯的摩尔比为1: 44)， 45mLDMF， 1.8 g新焙烧的K2C03，在100匸下搅拌9 h后，停止反应，向反 应液中加入去离子水和氯仿进行萃取，萃取4遍，旋干，得到5- (4-羧基亚甲 氧基乙酯)苯基-10， 15， 20-三(4-甲苯基)卟啉粗产品；
(2) 将步骤(1)制备所得5- (4-羧基亚甲氧基乙酯)苯基-10， 15， 20-三(4-甲苯基)卩卜啉粗产品溶入10 mL氯仿中，加入10 % KOH甲醇溶液10 mL，室温搅拌0.5h后，向反应液中加入去离子水，用盐酸把反应液总体系pH调
至5，用氯仿萃取3遍，有机相旋转蒸发浓縮。用硅胶柱层析，氯仿乙醇(体 积比=20: 1)作淋洗剂，收集第二紫色带，产物为紫色固体，收率91.0%。
UV隱Vis (CH2C12) ;ax (nm) : 418， 513， 550， 589， 645。 iHNMR (CDCl3/CD3OD， 300MHz) 5: -2.46 (s, 2H, pyrrole N画H)， 2.66 (s,9H， phenyl CH3) 4.90 (s, 2H,-OCH2-CO)， 7.25 7.55 (8H, phenyl m-H)， 7.95~8.16 (8H phenyl o-H)， 8.60 8.77 (s, 8H, pyrrole C國H); ESI-MS [CHC13， m/z]: 731。
实施例3 5- (4-羧基亚甲氧基)苯基-10， 15， 20-三(4-氯苯基)卟啉的
制备
本实施例5_ (4-羧基亚甲氧基)苯基-10， 15， 20-三(4-氯苯基)卟啉的
制备方法包括如下步骤
(1) 往圆底烧瓶里加入0.192g5- (4-羟基苯基)-10， 15， 20-三(4-氯苯 基)卟啉，1.5mL2-溴乙酸乙酯(羟卟啉与2-溴乙酸乙酯的摩尔比为1: 52)， 45mLDMF， 1.8 g新焙烧的K2C03，在10(TC下搅拌9h。停止反应，加入去 离子水和氯仿进行萃取，萃取4遍，旋干，得到5- (4-羧基亚甲氧基乙酯)苯 基-10， 15， 20-三(4-氯苯基)叶啉粗产品；
(2) 将步骤(1)制备所得5- (4-羧基亚甲氧基乙酯)苯基-10， 15， 20-三(4-氯苯基)叶啉粗产品溶入10 mL氯仿中，加入10 % KOH甲醇溶液10 mL。 室温搅拌0.5h后。加入去离子水，用盐酸把pH调至5，用氯仿萃取3遍，有 机相旋转蒸发浓縮。用硅胶柱层析，氯仿乙醇(V: V=20: 1)作淋洗剂， 收集第二紫色带。产物为紫色固体，收率85.0%。
UV-Vis (CH2C12) (nm) : 420， 515， 552， 592， 647。 'HNMR(CDCl3/CD3OD， 300MHz) 5: -2.90 (s， 2H, pyrrole N画H)， 4.70 (s, 2H, -O-CH2-CO)， 7.17~7.73 (8H, phenyl m画H)， 8.13 (s, 8H phenyl o-H)， 8.81 (s, 8H, pyrrole C-H); ESI-MS [CHC13， m/z]: 791 (M-H+)。
实施例4 5- (4-羧基亚丙氧基)苯基-10， 15， 20-三(4-甲苯基)卟啉的
制备
本实施例5- (4-羧基亚丙氧基)苯基-10， 15， 20-三(4-甲苯基)卟啉的 制备方法，包括如下步骤
(1) 往圆底烧瓶里加入0.190§5- (4-羟基苯基)-10， 15， 20-三(4-甲苯 基)卟啉，2.0mL4-溴丁酸乙酯(羟卟啉与4-溴丁酸乙酯的摩尔比为1: 50)， 45mLDMF， 1.8 g新焙烧的K2C03，在100。C下搅拌9h。停止反应，加入去 离子水和氯仿进行萃取，萃取4遍，旋干，得到5- (4-羧基亚丙氧基乙酯)苯 基-10， 15， 20-三(4-甲苯基)B卜啉粗产品；
(2) 将步骤(1)制备所得5- (4-羧基亚丙氧基乙酯)苯基-10， 15， 20-三(4-甲苯基)卩卜啉粗产品溶入10 mL氯仿中，加入10 % KOH甲醇溶液10 mL。 室温搅拌2h后。加入去离子水，用盐酸把pH调至5，用氯仿萃取3遍，有
机相旋转蒸发浓縮。用硅胶柱层析，氯仿乙醇(V: V=30: 1)作淋洗剂，
收集第二紫色带。最终产物为紫色固体，收率86.0%。
UV-Vis(CH2Cl2) wx(nm) : 420， 514， 550， 589， 643。 iflNMR (CDC13， 300丽z) & -2.74 (s， 2H, pyrrole N-H)， 2.34 (m, 2H， CH2)， 2.70 (s， 9H, phenyl-CH3)， 2.79(t， 2H， CH2-COO)， 4.31 (t, 2H, O-CH2)， 7.25~7.53(8H, phenyl m画H)， 8.08 (s, 8H phenyl o画H)， 8.84 (s， 8H, pyrrole C-H); ESI-MS [CHC13， m/z]: 760 (M+H+)。实施例5 5- (4-羧基亚戊氧基)苯基-10， 15， 20-三(4-甲苯基)卟啉的
制备
本实施例5- (4-羧基亚戊氧基)苯基-10， 15， 20-三(4-甲苯基)卟啉的 制备方法，包括如下步骤
(1) 往圆底烧瓶里加入0.190§5- (4-羟基苯基)-10， 15， 20-三(4-甲苯 基)卟啉，2.4mL6-溴己酸乙酯(羟卟啉与6-溴己酸乙酯的摩尔比为1: 48)， 45mLDMF， 1.8 g新焙烧的K2C03，在100。C下搅拌9h。停止反应，加入去 离子水和氯仿进行萃取，萃取4遍，旋干，得到5- (4-羧基亚戊氧基乙酯)苯 基-10， 15， 20-三(4-甲苯基)fi卜啉粗产品；
(2) 将步骤(1)制备所得5- (4-羧基亚戊氧基乙酯)苯基-10， 15， 20-三(4-甲苯基)卩卜啉粗产品溶入10 mL氯仿中，加入10 % KOH甲醇溶液10 mL。 室温搅拌2.5h后。加入去离子水，用盐酸把pH调至5，用氯仿萃取3遍，有 机相旋转蒸发浓縮。用硅胶柱层析，氯仿乙醇(V: V=40: 1)作淋洗剂， 收集第二紫色带。最终产物为紫色固体，收率83.0%。
UV-Vis(CH2Cl2) ;ax(nm) : 419， 516， 550， 589， 643。 if!NMR (CDC13， 300画z) S: -2.73 (s,2H, pyrrole N-H)， 1.73~2.00 (m, 6H，CH2)， 2.52 (t,2H, CH2-COO)， 2.70(s, 9H, phenyl-CH3)， 4.24(t, 2H, O-CH2)， 7.25~7.53(8H, phenyl m-H)， 8.08 (s， 8H phenyl o-H)， 8.84 (s, 8H, pyrrole C画H); ESI-MS [CHC13， m/z]: 788 (M+H+)。
实施例6 5， 10， 15， 20-四(4-羧基亚甲氧基苯基)卟啉的制备 本实施例5， 10， 15， 20-四(4-羧基亚甲氧基苯基)卟啉的制备方法，包 括如下步骤(1)往圆底烧瓶里加入0.201 g 5， 10， 15， 20-四(4-羟基苯基)卟啉， 6.0mL溴乙酸乙酯(羟卟啉与2-溴乙酸乙酯的摩尔比为l:183)，45mLDMF， 7.5g新焙烧的K2C03，在10(TC下搅拌9h。停止反应，加入去离子水和氯仿 进行萃取，萃取4遍，旋干，得到5， 10， 15， 20-四(4-羧基亚甲氧基乙酯苯 基)卟啉粗产品；
(2)将步骤(1)制备所得5， 10， 15， 20-四(4-羧基亚甲氧基乙酯苯基) 卟啉粗产品溶入10mL氯仿中，加入10%KOH甲醇溶液10mL。室温搅拌1 h后。用盐酸把pH调至4，置于冰箱中4。C下过夜。减压抽滤，滤饼分别用少 量冰水，甲醇，乙醇洗涤。真空干燥得到产物，收率90.0%。
UV-Vis (DMF) (nm) : 417， 512， 547， 589， 644。 ESI-MS [DMF，
m/z]: 911 (M+H+)。
权利要求
1、一种羧基卟啉，具有式(I)所示通式其中R1为-H、-CH3、-OCH3、-Cl、-F或-NO2；R2为-O(CH2)nCOOH，n为1、3、5或6；或者R1＝R2＝-O(CH2)nCOOH，n为1、3、5或6。
2、 权利要求1所述羧基卟啉的制备方法，其特征在于该方法是将带酚羟 基的羟基卟啉与n-溴代酸乙酯反应合成酯基卟啉，酯基卟啉再经水解制备得到 羧基卟啉，所述n为1、 3、 5或6。
3、 根据权利要求2所述制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤(1) 将羟基卟啉与n-溴代酸乙酯溶解在二甲基甲酰胺中，加入无水K2C03， 在90 120'C下搅拌，回流9 12h，得到酯基卟啉；(2) 把酯基卟啉溶解在氯仿中，加入氢氧化钾甲醇溶液或氢氧化钠甲醇溶 液，室温反应0,5 3h，得到所需羧基卟啉。
4、 根据权利要求3所述制备方法，其特征在于所述步骤(1)中，羟基卟 啉与n-漠代酸乙酯的摩尔比为1: 42 200。
5、 根据权利要求3所述制备方法，其特征在于所述步骤(1)中，羟基卟 啉与n-溴代酸乙酯混合后，将该混合物溶解在二甲基甲酰胺中，混合物与二甲 基甲酰胺的摩尔比为2 8: 100。
6、 根据权利要求3所述制备方法，其特征在于所述步骤(1)中，无水 K2C03与n-溴代酸乙酯为等摩尔比。
7、 根据权利要求3所述制备方法，其特征在于所述步骤(2)中，酯基卟 啉与氯仿的摩尔比为0.1 0.7: 100。
8、 根据权利要求3所述制备方法，其特征在于所述步骤(2)中，氢氧化 钾甲醇溶液或氢氧化钠甲醇溶液的质量百分比浓度10 20%。
9、 根据权利要求3所述制备方法，其特征在于所述步骤(2)中，氢氧化 钾甲醇溶液或氢氧化钠甲醇溶液与氯仿为等体积比。
全文摘要
本发明公开一种羧基卟啉及其制备方法，该羧基卟啉具有式(I)所示通式，其中，R<sub>1</sub>为-H、-CH<sub>3</sub>、-OCH<sub>3</sub>、-C1、-F或-NO<sub>2</sub>，R<sub>2</sub>为-O(CH<sub>2</sub>)<sub>n</sub>COOH(n＝1、3、5或6)；或者，R<sub>1</sub>＝R<sub>2</sub>＝-O(CH<sub>2</sub>)<sub>n</sub>COOH(n＝1、3、5或6)。本发明将带酚羟基的羟基卟啉与n-溴代酸乙酯反应合成酯基卟啉，酯基卟啉再经水解制备得到羧基卟啉。本方法通过改变羟基卟啉苯环上不同取代基，以及改变n-溴代酸乙酯的类型，可制备得到包括对称和不对称、羧基上具有不同连接烷氧基的不同类型的羧基卟啉，且反应步骤简单、产率高。
文档编号C07D487/00GK101671340SQ200910192918
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者余汉城, 叶元坚, 罗海英, 计亮年, 黄锦汪 申请人:中山大学