四羧基金属卟啉钴的合成研究(3)
1.2 卟啉及金属卟啉化合物的制备
1.2.1 卟啉的制备
卟啉的形成过程就是4分子吡咯和4分子芳醛的缩合反应，其反应历程大致如图3所示：
图3 制备卟啉的路线
卟啉化合物的合成主要是构造卟吩环，合成的卟啉化合物中最具代表性的当属四苯基卟啉( TPP)，其合成方法主要有以下几种。
（1）Rothemund 法
四苯基卟啉最早是由Rothemund[13-14]合成出来的，它主要是以醛类化合物和吡咯为原料，以吡啶和甲醇为溶剂，在封口的玻璃管中反应，水浴条件下在90~ 95 C反应30 min，然后将反应液降温后过滤，用蒸气加热滤液以除去甲醇，真空浓缩，然后倒入醚中，过滤后再用蒸馏水多次洗涤滤液，然后再用50 %乙酸萃取2次，最后，将含有醚的溶液用饱和NaHSO3萃取3次后，水洗至中性。用盐酸、乙酸钠、氢氧化钠及硫酸钠以Willstatter法浓缩，使卟吩析出。该方法的缺点是反应时间长，反应条件苛刻，要求反应器密闭隔氧，底物浓度较低，而且后处理非常麻烦，反应收率也比较低。
（2）Adler-Longo 法
1967 年Adler和他的助手们改进了Rothemund等的合成方法[15]，提高了卟啉的产率，他认为合成卟啉的产率主要取决于溶液的酸碱性、溶剂种类、反应温度和反应物浓度等因素，他们采用苯甲醛和新蒸的吡咯在丙酸中回流(141 C) 反应30 min，冷却至室温后过滤，分别用甲醇和热水洗涤滤饼，得蓝紫色晶体。真空干燥后，TPP 收率为20 %。采用这种方法，约有70 多种醛类化合物和吡咯反应合成了卟啉化合物。总的来说，Adler-Longo法的优点是: 操作比较简单，实验条件也不很苛刻，同时反应路线比较成熟，反应产率也相对较高；当选用适当比例的2 种醛合成卟啉时，还可以获得不对称的官能团化卟啉。但是Adler-Longo法也有一定的缺陷：首先，一些对酸敏感的含取代基的苯甲醛不能用作原料；其次，带有强吸电子基的苯甲醛在进行合成卟啉时产率特别的低；而且由于底物浓度高及反应温度较高；反应时容易生成大量的焦油，使纯化比较困难；另外，反应中的副产物四苯基二氢卟啉与四苯基卟啉分离较困难。
图4 Adler-Longo 法合成meso-四苯基卟啉
（3）Lindsey 法
1987 年Lindsey[16] 提出一种新的合成卟啉的方法，整个反应分2步进行，首先得到卟啉合成的中间体(卟啉原)，再加入氧化剂将其氧化成卟啉。具体实验操作是：苯甲醛和吡咯在N2 的保护下，以CH2Cl2为溶剂，用BF3-乙醚作催化剂，室温下反应生成卟啉原，然后再以DDQ或四氯苯醌(TCQ)等作氧化剂氧化合成四苯基卟啉(TPPH2)，其合成卟啉的收率可达30 %~ 40 %。Lindsey 法的优点是：反应温度比较低，一般不会产生焦油状的副产物，而且目标产物的分离提纯也显得比较容易；同时，温和的反应条件也允许反应物先经过一定的化学修饰，如连上一些敏感的基团。但是这种合成方法也有一定的缺限：第一，该反应条件比较苛刻，需要无水无氧操作，而且这个反应不能一步生成四苯基卟啉，必须在反应过程中外加氧化剂，从而使实验操作变得复杂；第二，一些含取代基的苯甲醛如对硝基苯甲醛与吡咯形成的低聚物，在CH2Cl2中不溶解，不能进一步转化为产物，因而该法不能用于这些卟啉的合成；第三，该种方法要求反应物的浓度也比较低，以吡咯计仅为0.01 mol/ L，且最大反应容积为1 L，放大后效果不好，因此，这个反应也不利于大批生产。
图5 Lindsey 法合成TPP