琥珀酸酐修饰的单氨基四苯基卟啉的合成与表征

殷耀兵,陈希军,高会东

(河北工程大学理学院,邯郸056038)

卟啉化合物一般都带有一个卟吩环,卟吩可以看作是由亚甲基将四个吡咯连接在一起形成的大环化合物,具有由24个中心26个电子组成的大π键。卟啉化合物具有许多特殊的理化性质和生理功能,例如光谱特性、聚集作用、催化性能、轴向配位能力、光敏活性等等[1],近年来受到广泛关注。四苯基卟啉是一种重要的人工合成卟啉,它具有很强的聚集特性,因此水溶性很差。为了提高其水溶性,可以在苯环上连接磺酸基、羧基[2]、水溶性高分子[3]等亲水基团,并曾制得含4个羧基和聚乙二醇高分子链的四苯基卟啉衍生物[4]。为了研究不同数目亲水基对卟啉化合物聚集作用的影响,利用琥珀酸酐对单氨基苯基卟啉进行修饰,在四苯基卟啉衍生物中引入了一个羧基,并对产物进行了表征。文献检索发现以琥珀酸酐修饰单氨基四苯基卟啉所得到的4-氧代-4-((4-(10,15,20-三苯基-21H,23H-卟啉-5-基)苯基)氨基)丁酸(MAC)的结构表征为首次报道。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

单氨基四苯基卟啉(MAPP),按照文献方法合成[5-6]。吡啶,分析纯,天津市化学试剂六厂;加钠回流10h,然后蒸出;丁二酸酐,分析纯,天津市福晨化学试剂厂;四氢呋喃,分析纯,天津天泰精细化学品有限公司;加钠和二苯甲酮,回流至显深蓝色,蒸出;盐酸、冰乙酸、无水乙醇,均为分析纯试剂。

1.2 单氨基苯基卟啉的琥珀酸酐修饰

在氮气保护下,将0.107 2g(0.170 2mmol)MAPP溶于5ml吡啶中,加入0.053 5g(0.534 5mmol)琥珀酸酐。油浴加热,并不断搅拌,反应3h。在60℃下旋蒸,以除去部分溶剂。加水,慢慢滴加1mol／L的盐酸溶液,保持pH为7。出现大量沉淀时,离心分离。用水洗涤沉淀 3次。将所得沉淀溶于乙醇中,加硫酸镁干燥。以硅胶柱进一步提纯产物,真空下干燥。得到产物MAC 0.362 8g,产率56.3%。化学反应式如下:

1.3 产物表征

采用Varian UNITY Plus-400核磁共振谱仪,以适当氘代试剂溶解,室温下测定1H NMR谱。采用MestRe-C软件处理谱图。

红外光谱使用Bio-Rad FTS 135付立叶红外光谱仪室温下测定红外漫发射光谱。

紫外可见光谱使用SHIMADZU UV-2101 PC紫外-可见光谱仪测定卟啉化合物在有机溶剂中的扫描吸收光谱。

元素分析 在德国Heraus Chand Rapid元素分析仪上测定样品的C、H、N含量。

2 结果与讨论

2.1 反应条件

以琥珀酸酐修饰单氨基苯基卟啉所得到的化合物MAC曾经见诸报道,反应所用溶剂为氯仿。但是按照专利报道的方法无法顺利得到目标化合物,这是因为琥珀酸酐在氯仿中溶解度不高。另外,专利和其他文献[6-7]中均未见该化合物的表征结果,而换用DMF或者吡啶作反应介质可以使反应顺利进行。MAC在四氢呋喃、氯仿、丙酮、吡啶、DMSO和对二氧六环中溶解。

2.2 MAC表征

采用 IR、1H NMR、UV-VIS 和元素分析对MAC进行了表征。MAC的熔点高于300℃,其吸收光谱在THF中出现1个Soret带吸收和4个Q带吸收,分别位于418nm、515nm、549nm、592nm、650nm处。C48H35N5O3元素分析结果为,计算值:C,78.99%;H,4.83%;N,9.60%。测定值:C,78.18%;H,5.13%;N,8.94%。

图1是MAC在DMSO-d6中的1H NMR谱图,归属如下:δ(ppm),12.28(s,1H,-COOH),10.40(s,1H,-CONH-),8.91(m,8H,porphineβ-H),7.8-8.2(m,19H,Ph-H),2.6-2.7(t,4H,-CH2CH2-),-2.92(s,2H,porphine-NH-)。需要指出的是,分子中酰胺键上质子的吸收峰处于较低场,δ为10.40。分析认为这是由于卟啉环的共轭效应所造成的。类似的结果也出现在以酒石酸酯通过酰胺键相连接的2个四苯基卟啉化合物中[7]。

图2是MAC的红外光谱图。3 319cm-1(m)为卟啉环内吡咯环上N-H振动吸收,1 712cm-1(s)为羧基上C=O伸缩振动吸收,1 699cm-1(s)为酰胺上C=O伸缩振动吸收,1 595cm-1(s)、1 557cm-1(m)、1 520cm-1(s)为卟啉环骨架振动吸收,965cm-1(s)为吡咯环上N-H面内弯曲振动吸收,800cm-1(vs)为对位2取代苯环上C-H面外弯曲振动吸收,728cm-1(s)、702cm-1(s)为单取代苯环上C-H面外弯曲振动吸收。

3 结论

1)所得卟啉化合物MAC熔点高于300℃,吸收光谱显示出卟啉化合物所特有的1个Soret带和4个Q带,元素分析结果与理论计算值一致。

3)1H NMR谱图得到目标分子的所有质子位移,由于卟啉环的共轭效应影响导致酰胺键上的质子峰迁移至较低场。

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