金属卟啉及其复合催化体系催化氧化邻硝基乙苯制备α-邻硝基苯乙醇

研究了以邻硝基乙苯为原料、以金属卟啉及其复合催化体系为催化剂制备α-邻硝基苯乙醇的方法。结果表明,催化剂用量1.0×10-6mol、反应温度130℃、反应时间3 h为最优反应条件。在该条件下,所有金属卟啉及金属卟啉-金属卟啉复合催化剂对上述反应均具有催化活性,且催化活性有明显的差异。其中,氯化四-(对甲基苯基)锰卟啉与氯化四-(对硝基苯基)锰卟啉复合催化剂的效果最好,邻硝基乙苯的转化率提高到25.1%,α-邻硝基苯乙醇的选择性达49.6%,且金属卟啉催化剂之间具有明显的协同作用。     

卟啉锌/锰配合物的合成与表征

用5,10,15,20-四(4氯苯基)卟啉或5-(4-羟基苯基)-10,15,20三(4-氯苯基)卟啉与四水氯化锰、醋酸锌反应,合成了5,10,15,20-四(4-氯苯基)卟啉锌、5,10,15,20-四(4-氯苯基)卟啉锰、5-(4-羟基苯基)-10,15,20-三(4-氯苯基)卟啉锌、5(4-羟基苯基)-10,15,20-三(4-氯苯基)卟啉锰四种金属卟啉,并用UV-Vis、IR对其结构进行了表征。     

β-硝基和β-氨基取代卟啉及其金属配合物的合成和光谱分析

本文以5, 10, 15, 20-四苯基卟啉(TPP)为原料,采用金属盐硝化法区域选择性合成了β-硝基-5, 10, 15, 20-四苯基卟啉(β-NO2-TPP)及其铜配合物。以β-硝基-5, 10, 15, 20-四苯基卟啉为原料,二氯化锡作为还原剂,氮气保护下在冰醋酸-氯仿混合溶剂中,较温和条件下制备了β-氨基-5, 10, 15, 20-四苯基卟啉(β-NH2-TPP)及铜配合物。利用MS、1H NMR、UV-Vis和IR对所合成的化合物结构进行了表征,研究了紫外和荧光光谱性质及产生单线态氧的能力。     

四对硝基苯基卟啉和四对氨基苯基卟啉的合成

分别采用苯基卟啉硝化法(两步法)和对硝基苯甲醛直接合成法合成了四对硝基苯基卟啉(TNPP)。苯基卟啉硝化法首先采用Alder方法合成四苯基卟啉,然后以发烟硝酸为硝化试剂,将苯环对位硝化,反应产物是一硝化、二硝化、三硝化和四硝化产物的混合物,难分离,而且此路线腐蚀性强,操作困难,不宜大规模制备。对硝基苯甲醛直接合成法,以丙酸做反应溶剂,使反应活性降低,从而避免了更多的副反应,反应结束后,直接过滤即可得到四对硝基苯基卟啉,收率为22%。再将TNPP用二水合氯化亚锡在盐酸中还原得到四对氨基苯基卟啉(TAPP),还原收率为60%。IR、1H NMR、元素分析等证实产物结构。紫外可见吸收光谱和荧光光谱显示相对于四苯基卟啉,吸电子的硝基和给电子的氨基均使其Q带和B带的吸收位置红移,并使其发光位置也明显红移。     

锰卟啉仿生催化制备1,2-环氧丁烷

制备了四苯基卟啉、四(4-甲基苯基)卟啉、四(4-甲氧基苯基)卟啉、四(4-氟苯基)卟啉、四(4-氯苯基)卟啉及其对应的锰卟啉,并对其结构进行了表征。以前述卟啉为催化剂,催化1-丁烯环氧化制备1,2-环氧丁烷。考察了催化剂种类、催化剂浓度、丁烯用量、共还原剂用量、溶剂用量、转速、反应时间、反应温度、反应压力对反应结果的影响。结果表明,以四(4-氟苯基)锰卟啉为催化剂,在催化剂浓度为8×10~(-6)mol/L、丁烯用量为1. 9 L、丙烯醛用量为3 mL、溶剂用量为200 mL、转速为500 r/min、反应压力为1. 6 MPa、反应温度为103℃、反应时间为60 min的条件下,1-丁烯转化率为96. 39%,1,2-环氧丁烷收率为95. 04%,选择性为98. 61%。     

5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉(TCPP)检测水体痕量Hg~(2+)的研究

由于羧基卟啉在水中良好的溶解性及对Hg⁽²⁺⁾的高亲和性,利用5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉与Hg(2+)的高亲和性,利用5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉与Hg⁽²⁺⁾反应前后的荧光特性变化,实现水体Hg(2+)反应前后的荧光特性变化,实现水体Hg⁽²⁺⁾的痕量检测。结果显示,该探针与Hg(2+)的痕量检测。结果显示,该探针与Hg⁽²⁺⁾具有良好的配位性,且检测前后体系出现的颜色变化具有可视性。在中性条件下,四羧基卟啉荧光被Hg(2+)具有良好的配位性,且检测前后体系出现的颜色变化具有可视性。在中性条件下,四羧基卟啉荧光被Hg⁽²⁺⁾猝灭,荧光强度与汞离子浓度之间存在良好的指数函数关系,相关系数为0.998。因此,5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉可作为一种高效、可靠的探针用于水体中Hg(2+)猝灭,荧光强度与汞离子浓度之间存在良好的指数函数关系,相关系数为0.998。因此,5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉可作为一种高效、可靠的探针用于水体中Hg⁽²⁺⁾的痕量检测。     

5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉(TCPP)检测水体痕量Hg~(2+)的研究

由于羧基卟啉在水中良好的溶解性及对Hg~(2+)的高亲和性,利用5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉与Hg~(2+)反应前后的荧光特性变化,实现水体Hg~(2+)的痕量检测。结果显示,该探针与Hg~(2+)具有良好的配位性,且检测前后体系出现的颜色变化具有可视性。在中性条件下,四羧基卟啉荧光被Hg~(2+)猝灭,荧光强度与汞离子浓度之间存在良好的指数函数关系,相关系数为0.998。因此,5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉可作为一种高效、可靠的探针用于水体中Hg~(2+)的痕量检测。     

金属卟啉催化空气氧化甲基环己烷制备甲基环己醇和甲基环己酮

报道了通过金属卟啉选择性催化空气氧化甲基环己烷制备甲基环己醇和甲基环己酮的方法.在金属锰卟啉催化下,甲基环己烷被空气氧化为3种甲基环己酮的异构体、1-甲基环己醇和2-甲基环己醇.考察了不同反应条件和金属卟啉结构对甲基环己烷氧化反应转化率和选择性的影响.与四苯基锰卟啉相比较,烷氧基取代的金属锰卟啉为催化剂时,虽然反应转化率降低了,但明显提高了甲基环己醇和甲基环己酮的选择性.且金属上的取代基团体积越大,反应的转化率越高,同时选择性较高.以金属卟啉5,10,15,20-四(对庚烷氧基苯基)锰卟啉为催化剂,反应的转化率可以达到20%,甲基环己醇和甲基环己酮的总选择性为76%.     

四苯基卟啉及其衍生物的合成

以吡咯为起始原料,在丙酸的催化下,与苯甲醛缩合成四苯基卟啉;用质量分数为65%的浓硝酸选择性单硝化TPP,并用氯化亚锡还原得氨基化TPP。结果表明:采用丙酸催化,反应2.0h,四苯基卟啉产率为24.6%,单硝化TPP产率为54.1%,还原TPP产率为46.1%。该反应合成路线和具体实验条件对相关化合物的合成具有较好的借鉴意义。     

聚卟啉结构与单线态氧产率的关系

分别以5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉和4,4'-[10,20-二(4-羧基苯基)-5,15-二(2-乙炔基苯基)]卟啉与不同长度的柔性二胺为单体,通过缩合聚合制备了交联网状聚卟啉和直链聚卟啉,通过单线态氧产率的对比探究不同结构对单线态氧产率的调控规律.结果表明,当柔性二胺中碳原子个数≤4时,交联网状聚卟啉具有优于直链聚卟啉的单线态氧产率性能,反之直链聚卟啉具有更加显著的优异性能.交联网状聚卟啉单线态氧产率随着柔性链长度的增长先上升后下降,直链聚卟啉随着柔性链长度的增长逐渐上升,且末端为同种电荷的聚卟啉具有更高的单线态氧产率,优化后的聚卟啉单线态氧产率可达单体的2.37倍.