作者：谢华松，韦新煜，梁宝霞，杨宝花，孙冬冬，梅文杰
【摘要】 目的与方法 以吡咯、对甲基苯甲醛、对甲氧基苯甲醛和醛基吡啶为原料，制备3个不对称卟啉化合物：5(3′吡啶基)10，15，20三甲苯基卟啉(1)，5(3′吡啶基)10，15，20三甲氧苯基卟啉(2)，5(4′吡啶基)10，15，20三甲氧苯基卟啉(3)。采用元素分析、电喷雾质谱、核磁共振以及电子吸收光谱和荧光发射光谱对目标化合物进行表征。结果与结论 目标化合物1、2、3的电喷雾质谱(ESIMS)分别在658.7、706.5和706.5出现一个归属于［M+H］+的分子离子峰，实验结果与理论计算基本一致；目标化合物1、2、3的电子吸收光谱分别在419、422和422 nm出现一个归属于卟啉环的特征Soret吸收，在450～700 nm之间出现归属于卟啉环的特征Q带吸收。
【关键词】 卟啉化合物；合成；结构表征
Abstract:Objective Three asymmetry porphyrin compounds， 5(3′pyridine)10，15，20trimethylphenyl porphyrin (1)，5(3′pyridine)10，15，20trimethoxylphenyl porphyrin(2)，5(4′pyridine)10，15，20 trimethoxylphenyl porphyrin(3)， were synthesized by using pyrrole， ptolualdehyde， panisaldehyde and pyridinecarboxyaldeheyde as materials. The target compounds were characterized by elementary analysis， 1H NMR and ESIMS， as well as electronic spectra and emission spectra. The ESIMS spectra of 1， 2 and 3 had a ionic peak contributed to ［M+H］+ at 658.7， 706.5 and 706.5， respectively. The electronic spectra of 1， 2 and 3 had the characterized absorption at 419，422 and 422 nm， respectively.
Key words:porphyrin; preparation; structure characterization
卟啉是一类重要的生物配体，与生物体的新陈代谢息息相关，在光敏元件，仿生催化以及肿瘤的诊断和治疗等方面具有非常广泛的应用。由于水溶性卟啉具有强疏水性，并且具有在肿瘤组织中发生选择性潴留的特性，因此用卟啉作为金属配合物，特别是钌配合物载体修饰钌配合物作为肿瘤光动力治疗光敏剂的研究正受到国内外研究者越来越广泛的关注［1-6］。
近年来，笔者尝试使用不对称的5吡啶基10，15，20
2.2 核磁共振
卟啉化合物的1HNMR的化学位移及其归属见表1。表1 卟啉化合物1，2，3的1HNMR化学位移及其归属（略）
从表1中卟啉的1HNMR谱可以看出，分子中有2组对称峰，分别是：h3、H8与H3、H7；HA、HA′与HB、HB′。
从结构可以判断吡咯环上的8个H处在不相同的化学环境，有偶合裂分，谱图有3组化学等价而磁不等价的H，所以吡咯环上表现为3组峰。由于吡啶基的吸电子诱导效应和共轭效应一致，通过电子效应使卟吩环上电子密度降低，使H12、H13、H17、H18 4个H和h3、H8 2个H向低场移动，同时它们还处在苯环的去屏蔽区。由于苯环与卟吩不在同一平面， H3、H7 2个H处在苯环的屏蔽区，向高场移动。H12、H13、H17、H18 4个H既是化学等价，也是磁等价，应以单峰出现，但由于立体因素，与吡啶环上的H相互影响，表现为多重峰。h3、H8 2个H及H3、H7 2个H是化学等价，但是磁不等价，存在偶合，以双峰出现，偶合常数相等。
化合物的苯环上有2种类型的H: HA ， HA′; HB ， HB′; 受到邻位H的偶合，所有的H呈现二重峰。苯环上的邻位质子或间位质子均是化学等价而不是磁等价。
3吡啶基上的4个H化学不等价。其中e(H)由于受吡咯环和吡啶N的共同作用，出现在低场，是化合物所有H中化学位移最大的。f(H)紧邻吡啶N，受其作用，向低场移动。g(H)在吡啶环上所有H中处于中间位置，表现出吡啶βH的性质，但由于受吡咯环影响，向低场移动。h(H)挨着吡咯环，受其影响较大。由于卟啉不是平面分子，受空间立体因素影响，吡咯环与吡啶上的H会相互影响，使多个峰出现裂分，表现为多重峰。4吡啶基是对称分子，吡啶环上4个H形成2组对称峰。
2.3 电子吸收光谱
卟啉化合物在三氯甲烷溶液中的电子吸收光谱见图3，各吸收峰的归属见表2。表2 卟啉化合物1，2，3的电子吸收及其归属（略）
三氯甲烷溶液中，卟啉化合物在500～700 nm之间出现归属于Q带的特征吸收，在400 nm附近出现归属于Soret的特征吸收。卟啉环上10、15、20位上取代基团给电子能力增强，使其电子吸收光谱发生红移，而5位吡啶基上氮原子的位置对其吸收光谱影响不明显。
2.4 荧光发射光谱
卟啉化合物在三氯甲烷溶液中的荧光发射光谱见表3。表3 卟啉化合物1，2，3的荧光光谱（略）注：溶剂为三氯甲烷，浓度为5 μmol/L
室温下三氯甲烷溶液中，当用420 nm或者560 nm激发，所有卟啉化合物在600～700 nm范围出现强的荧光发射峰，荧光发射峰的最大值出现在650 nm附近。随着卟啉环上取代基给电子效应增强，荧光发射峰出现红移，且强度增大，这是因为在苯环上引入给电子基取代基后，使相应卟啉化合物的最高占据(HOMO)轨道的能级升高同时也使该体系最低空(LUMOs) 轨道的能级降低，这样导致轨道间的能级差减小，使体系发生跃迁时所吸收的能量降低，更容易发生向激发态的跃迁，从而使荧光发射峰向长波方向移动。
参考文献
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三取代苯基卟啉修饰钌(II)多吡啶配合物以期达到提高钌配合物在肿瘤组织中的聚集浓度，增强钌配合物的抗肿瘤活性的目的［4-5］；其中不对称卟啉的制备具有关键作用。文献中报道卟啉的制备方法通常有经典的Rothemund法［7-8］和Lindsey 法［9-11］等，而不对称卟啉化合物的制备则一般采用1975年Litter等对Adler法的改进方法：即在酸化剂存在下，两种醛与吡咯以3∶1∶4的投料比例反应制得［12］。由于反应过程中加入的醛不止一种，生成的卟啉产物比合成对称卟啉化合物的产物复杂得多(理论上有5种)，产率一般只有2%～5%。本文采用改良的Adler法制备得到了3个新的不对称卟啉化合物(图1)，并采用核磁、质谱以及电子吸收光谱和荧光发射光谱对目标化合物进行了表征，实验结果与理论计算基本一致。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
吡咯(化学纯，国药集团化学试剂有限公司)，3醛基吡啶(分析纯，A Johnson Matthey Company)，4醛基吡啶(分析纯，A Johnson Matthey Company)，4甲氧基苯甲醛(化学纯，中国医药（集团）上海化学试剂公司)，4甲基苯甲醛(分析纯，中国医药（集团）上海化学试剂公司)，其余试剂均为分析纯，使用前未经处理。
元素分析在Elementar Vario EL元素分析仪上进行，电喷雾质谱在LCQ system (Finnigan MAT， USA)液质串联质谱仪上进行，核磁共振在Varian 500 MHz核磁共振仪上记录。
1.2 5(3′吡啶基)10， 15， 20三甲苯基卟啉(1)的制备
在250 mL三颈瓶中加入丙酸(120 mL)和对甲基苯甲醛(6.77 g， 56 mmoL)，加热搅拌至126 ℃，逐滴滴加溶解在30 mL丙酸中的新蒸吡咯(5.04 g， 75 mmoL)和3醛基吡啶(2.01 g 19 mmoL)，约30 min滴加完毕。继续搅拌回流40 min，冷却至室温，加入无水乙醇100 mL，冷冻过夜，抽滤，得紫蓝色固体粗产品，无水乙醇洗涤数次。粗产品用少量三氯甲烷溶解后，过硅胶柱，三氯甲烷甲醇(体积比10∶1)淋洗，收集紫红色第二色带，减压旋干，真空干燥。产率4.4%。元素分析(%): C 83.7; H 5.41; N 10.58; 计算值(C46H35N5，%)：C 84.0; H 5.36; N 10.65。
1.3 5(3′吡啶基)10， 15， 20三甲氧苯基卟啉(2)的制备
制备方法同上，用对甲氧基苯甲醛( 6.49 g， 48 mmol)代替对甲基苯甲醛，产率5.3%。元素分析(%): C 78.1; H 5.04; N 9.89; 计算值(C46H35N5O3，%)：C 78.3; H 5.00; N 9.92。
1.4 5(4′吡啶基)10， 15， 20三甲氧苯基卟啉(3)的制备
制备方法同上，用4醛基吡啶(1.70g 16 mmoL)代替3醛基吡啶，产率6.3%。元素分析(%): C 77.9; H 5.03; N 9.87; 计算值(C46H35N5O3，%)：C 78.3; H 5.00; N 9.92。
2 结果与讨论
2.1 电喷雾质谱
卟啉化合物1、2、3的电喷雾质谱分别在658.7、706.5、706.5位置出现一个分子离子峰，可以归属为卟啉的［M+H］+，见图2。