含有羧酸基团的卟啉衍生物的合成及性质研究【字数：8960】
摘 要卟啉和金属卟啉类化合物在自然界中广泛存在，特别是在生物体内，能够参与各种各样的重要生理活动。比如在植物体内，可以参与光合作用；在动物体内，可以参与载氧呼吸活动。因为这种独特的生理特性，关于卟啉的研究得到了全世界范围内科学家的高度重视。 目前，在国内外的各类文献中，都可以轻易查找到金属卟啉类化合物的合成方法，其中最常用的是两步法，本论文就是采用两步法，首先通过实验合成了四羧基苯基卟啉配体，然后与金属盐ZrCl4和Zn(NO3)2·6(H2O)，在DMF溶剂的充分溶解下，得到了金属卟啉配合物TCPPZr和TCPPZn，并通过对卟啉配体的红外结构表征以及金属卟啉配合物的红外结构表征，初步确定了金属卟啉配合物的正确性。
目 录
1. 前 言 4
1.1 卟啉及金属卟啉类化合物概述 4
1.2 卟啉类化合物的合成 6
1.3 金属卟啉的合成 8
1.4 卟啉及金属卟啉类化合物的应用 10
1.5 本课题的研究目的 10
2. 实验部分 12
2.1 试剂与仪器 12
2.1.1主要药品 12
2.1.2主要仪器 12
2.2 实验过程 13
2.2.1卟啉配体的合成 13
2.2.2金属卟啉的合成 14
3. 结果与讨论 16
3.1 合成 16
3.1.1配合物（1）的合成讨论 16
3.1.2配合物（2）的合成讨论 20
3.2 红外光谱 21
3.2.1配体的红外光谱图 21
3.2.2配合物的红外光谱图 22
4. 小 结 25
参考文献 26
致 谢 26
1. 前 言
卟啉在生命体内可谓司空见惯，比如血红素的辅基，含有铁卟啉；叶绿素，含有镁卟啉；维生素B12，含有钴卟啉等等，他们的核心结构都存在金属卟啉类化合物。通过国内外大量的研究发现，卟啉类化合物还可以在很多其它领域发挥作用，比如在人和动物的呼吸系统中，它可以对氧进行输送。在光合过程中，可以对光敏电子起到转移作用。在光电化学中，因为金属卟啉对 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
光具有良好的稳定性，可以用作液晶材料。在新陈代谢中，因其特殊的生理活性，同样位于不可缺少的地位。
卟啉及其金属卟啉类化合物的应用价值毋庸置疑，自从它的功效被发现并公诸于世之后，一些以卟啉类化合物为主打产品的产业开始如雨后春笋般一样滋生。虽然这些产业下的工厂能够成功生产出卟啉这类化合物，并将其应用于社会生活。但是因为当时技术条件的落后，以及合成方法的不够完善，致使工厂无法在短时间内高效的生产出这类化合物。甚至在某一段时间内，达到了供不应求的紧张局面。除此以外，卟啉类化合物的生产商们还不得不面对另外一个无法回避的现实问题，就是高昂的合成成本，这无疑是最致命的。
为了克服上述问题，国内外的科学家们一直以来都在致力于卟啉的性质研究和制备优化，力图在提升卟啉产率的同时，降低合成成本。其中，关于卟啉的制备方法，运用最普遍的是国外科学家Alder 的合成办法(标准法) [1]和我国科学家郭灿城[2]的合成办法，而合成金属卟啉的方法，运用最为广泛的是两步法中的DMF法。
经过国内外科学家对卟啉类化合物的不断合成研究以及在各个领域的广泛应用，可以总结出其产生的规律和适宜环境，还可以进行各种模拟反应，生成类似卟啉类的化合物，然后将其特殊的功能和独一无二的性质应用到科学发展和社会生活的各大领域，将有助于卟啉类化学研究的可持续发展[3]。
1.1卟啉及金属卟啉类化合物概述
卟啉和金属卟啉类化合物都以卟吩为母体结构，卟吩是一种平面型分子，具有芳香性，分子由16原子18电子组成，形成大π体系结构。卟吩的分子结构，其实在很早的时候就有国外科学家提出过，就是“四吡咯”结构，但是当时的研究人员普遍不赞同，他们一致觉得这种分子结构不够牢固，是不可能存在的，所以最终未得到学术界的认可。一直到1929年，国外科学家Fishert和Zeile成功合成了铁卟啉以后，这种“四吡咯”的分子结构才得以证实。卟吩分子可以看作是由4个吡咯和4个次甲基桥相互联起来的大π键共轭体系，如图11所示。
图11 卟吩
卟吩外环的氢被基团取代以后就形成了卟啉，卟啉的合成实质上就是以卟吩为核心，然后让不同种类的基团取代不同位置上的氢，进而形成各种各样的卟啉类化合物，可以将卟啉分子结构用一个通式来表示，如图12。R1～R8基团取代了吡咯上的氢。
图12 卟啉
而金属卟啉类化合物则是在卟啉分子的基础上，利用金属取代吡咯上的质子以后形成的配合物，其结构如图13所示。
图13 金属卟啉
卟啉及其金属卟啉类化合物，在常温下通常为深色固体，耐高温，并且大部分的卟啉类化合物都难溶于水和碱，但是能够在矿酸中溶解，并且不会产生树脂化作用。此外，卟啉类化合物在溶液中还显现出荧光特性。
由于卟啉类化合物这种特殊的结构和性质，所以自上个世纪90年代初卟啉被首次合成以后，便吸引了世界范围内的科学家争相去研究和合成这类化合物，并通过应用于诸如医药、工业、国防等领域，使得卟啉研究得到不断发展。到目前为止，卟啉类化合物的种类已达到上百种，周期表中的各类金属元素都已与卟啉成功配位得到相应的配合物，可见研究卟啉类化合物的热门程度。
卟啉类化合物的合成
卟啉类化合物在自然界中随处可见，比如植物体中的叶绿素(镁卟啉)，动物体中的血红素(铁卟啉)，它们的核心都是卟啉类化合物，通过对这类化合物的合成方法的研究，能够衍生出各种有别于天然卟啉的卟啉类化合物，并起到“青出于蓝而胜于蓝”的效果。同时，也将推动整个生命科学的发展，使人类受益匪浅。
对于卟啉类化合物的研究和合成，最早可以追溯到上世纪30年代。1930年，国外著名科学家Rothemund[4]，成为首个成功合成卟啉类化合物的科学家。他以苯甲醛和吡咯为原料，以吡啶为溶剂，将它们密封在管中，然后放在150℃的高温下，持续反应了24～48h后，成功得到TPP，但是产率很低。
在Rothemund的基础上[4]，自20世纪60年代以来，国内外科学家为了提高卟啉类化合物的产率，开展了深入的研究，提出了很多新的合成方法，这些合成方法不仅提升了卟啉类化合物的产率，同时还大大降低了合成的成本，使得卟啉类化合物的合成和应用日趋成熟。
目 录
1. 前 言 4
1.1 卟啉及金属卟啉类化合物概述 4
1.2 卟啉类化合物的合成 6
1.3 金属卟啉的合成 8
1.4 卟啉及金属卟啉类化合物的应用 10
1.5 本课题的研究目的 10
2. 实验部分 12
2.1 试剂与仪器 12
2.1.1主要药品 12
2.1.2主要仪器 12
2.2 实验过程 13
2.2.1卟啉配体的合成 13
2.2.2金属卟啉的合成 14
3. 结果与讨论 16
3.1 合成 16
3.1.1配合物（1）的合成讨论 16
3.1.2配合物（2）的合成讨论 20
3.2 红外光谱 21
3.2.1配体的红外光谱图 21
3.2.2配合物的红外光谱图 22
4. 小 结 25
参考文献 26
致 谢 26
1. 前 言
卟啉在生命体内可谓司空见惯，比如血红素的辅基，含有铁卟啉；叶绿素，含有镁卟啉；维生素B12，含有钴卟啉等等，他们的核心结构都存在金属卟啉类化合物。通过国内外大量的研究发现，卟啉类化合物还可以在很多其它领域发挥作用，比如在人和动物的呼吸系统中，它可以对氧进行输送。在光合过程中，可以对光敏电子起到转移作用。在光电化学中，因为金属卟啉对 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
光具有良好的稳定性，可以用作液晶材料。在新陈代谢中，因其特殊的生理活性，同样位于不可缺少的地位。
卟啉及其金属卟啉类化合物的应用价值毋庸置疑，自从它的功效被发现并公诸于世之后，一些以卟啉类化合物为主打产品的产业开始如雨后春笋般一样滋生。虽然这些产业下的工厂能够成功生产出卟啉这类化合物，并将其应用于社会生活。但是因为当时技术条件的落后，以及合成方法的不够完善，致使工厂无法在短时间内高效的生产出这类化合物。甚至在某一段时间内，达到了供不应求的紧张局面。除此以外，卟啉类化合物的生产商们还不得不面对另外一个无法回避的现实问题，就是高昂的合成成本，这无疑是最致命的。
为了克服上述问题，国内外的科学家们一直以来都在致力于卟啉的性质研究和制备优化，力图在提升卟啉产率的同时，降低合成成本。其中，关于卟啉的制备方法，运用最普遍的是国外科学家Alder 的合成办法(标准法) [1]和我国科学家郭灿城[2]的合成办法，而合成金属卟啉的方法，运用最为广泛的是两步法中的DMF法。
经过国内外科学家对卟啉类化合物的不断合成研究以及在各个领域的广泛应用，可以总结出其产生的规律和适宜环境，还可以进行各种模拟反应，生成类似卟啉类的化合物，然后将其特殊的功能和独一无二的性质应用到科学发展和社会生活的各大领域，将有助于卟啉类化学研究的可持续发展[3]。
1.1卟啉及金属卟啉类化合物概述
卟啉和金属卟啉类化合物都以卟吩为母体结构，卟吩是一种平面型分子，具有芳香性，分子由16原子18电子组成，形成大π体系结构。卟吩的分子结构，其实在很早的时候就有国外科学家提出过，就是“四吡咯”结构，但是当时的研究人员普遍不赞同，他们一致觉得这种分子结构不够牢固，是不可能存在的，所以最终未得到学术界的认可。一直到1929年，国外科学家Fishert和Zeile成功合成了铁卟啉以后，这种“四吡咯”的分子结构才得以证实。卟吩分子可以看作是由4个吡咯和4个次甲基桥相互联起来的大π键共轭体系，如图11所示。
图11 卟吩
卟吩外环的氢被基团取代以后就形成了卟啉，卟啉的合成实质上就是以卟吩为核心，然后让不同种类的基团取代不同位置上的氢，进而形成各种各样的卟啉类化合物，可以将卟啉分子结构用一个通式来表示，如图12。R1～R8基团取代了吡咯上的氢。
图12 卟啉
而金属卟啉类化合物则是在卟啉分子的基础上，利用金属取代吡咯上的质子以后形成的配合物，其结构如图13所示。
图13 金属卟啉
卟啉及其金属卟啉类化合物，在常温下通常为深色固体，耐高温，并且大部分的卟啉类化合物都难溶于水和碱，但是能够在矿酸中溶解，并且不会产生树脂化作用。此外，卟啉类化合物在溶液中还显现出荧光特性。
由于卟啉类化合物这种特殊的结构和性质，所以自上个世纪90年代初卟啉被首次合成以后，便吸引了世界范围内的科学家争相去研究和合成这类化合物，并通过应用于诸如医药、工业、国防等领域，使得卟啉研究得到不断发展。到目前为止，卟啉类化合物的种类已达到上百种，周期表中的各类金属元素都已与卟啉成功配位得到相应的配合物，可见研究卟啉类化合物的热门程度。
卟啉类化合物的合成
卟啉类化合物在自然界中随处可见，比如植物体中的叶绿素(镁卟啉)，动物体中的血红素(铁卟啉)，它们的核心都是卟啉类化合物，通过对这类化合物的合成方法的研究，能够衍生出各种有别于天然卟啉的卟啉类化合物，并起到“青出于蓝而胜于蓝”的效果。同时，也将推动整个生命科学的发展，使人类受益匪浅。
对于卟啉类化合物的研究和合成，最早可以追溯到上世纪30年代。1930年，国外著名科学家Rothemund[4]，成为首个成功合成卟啉类化合物的科学家。他以苯甲醛和吡咯为原料，以吡啶为溶剂，将它们密封在管中，然后放在150℃的高温下，持续反应了24～48h后，成功得到TPP，但是产率很低。
在Rothemund的基础上[4]，自20世纪60年代以来，国内外科学家为了提高卟啉类化合物的产率，开展了深入的研究，提出了很多新的合成方法，这些合成方法不仅提升了卟啉类化合物的产率，同时还大大降低了合成的成本，使得卟啉类化合物的合成和应用日趋成熟。
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