[发明专利]一种卟啉及其衍生物的合成方法

说明书

本发明公开了一种卟啉及其衍生物的合成方法，该方法利用反应分离同步反应器制备卟啉或卟啉衍生物；反应分离同步反应器包括搅拌反应塔以及与搅拌反应塔底部连接的恒温沉降塔；将吡咯、苯甲醛类化合物、有机羧酸及DMF混合原料加入反应分离同步反应器内，直至充满恒温沉降塔和搅拌反应塔的反应区，控制搅拌反应塔内温度在130～155℃进行反应，同时控制恒温沉降塔内温度在50～80℃，从恒温沉降塔内得到卟啉或卟啉衍生物沉淀，该方法在无需采用复杂分离手段的条件下，高产率获得高纯度卟啉，易于实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种卟啉及其衍生物的合成方法，特别涉及一种利用反应分离同步反应器制备卟啉或卟啉衍生物的方法，属于有机合成领域。

背景技术

卟啉(porphyrin)是一种具有高度共轭的大环体系，人们对这种特殊结构化合物的发现、合成和研究极大地推动了大环化合物的发展，也为化学学科和生物以及生化交叉等领域注入了新的活力。

卟啉及其衍生化合物广泛存在于动植物体内，特别是与能量转移相关的重要细胞器内。如动物体内的血红素(铁卟啉)和血蓝素(铜卟啉)，植物体内的维生素B 12(钴卟啉)和叶绿素(镁卟啉)，它们分别在血细胞载氧进行呼吸作用和植物细胞进行光和作用的过程中发挥着极其重要的作用。卟啉化学也就是人们对卟啉生物生化过程的模拟并在生物模拟的研究过程中逐步发展起来。如人们对细胞色素P-450、血红素、叶绿素等的生物生化过程的模拟，尤其是人们对细胞色素P-450的研究和模拟，对人们认识研究卟啉化合物起到了极为重要的作用。迄今，卟啉科学的研究和发展已经深入到工业、农业、环境、医疗、国防等领域，在新材料开发、新型催化剂制备、新药物应用等方面正在发挥着越来越重要的作用。

卟啉这种具有共轭大环结构的有机化合物是由20个碳原子和4个氮原子组成的一种大的环状分子，具有4n+2电子的稳定共轭体系和芳香性。人工合成卟啉和卟啉类化合物根据不同的目的，将卟啉大环在其平面上(α、β、γ、δ位及1-8位)、轴向上(垂直于卟啉平面)进行修饰，或利用不同的连接基团将卟啉及其衍生物与其它分子连接，形成二聚或多聚卟啉化合物或卟啉类超分子，以用于不同的研究和应用领域。

早期合成卟啉的方法是将吡咯与苯甲醛在丙酸作为溶剂和催化剂条件下回流反应，生成卟啉沉淀。该方法存在的最大缺陷是不适合含有硝基和氨基等特殊取代基的苯甲醛与吡咯的反应，如果在吡咯或苯甲醛上含有这些取代基时，或者由于生成的二聚体、三聚体中间产物在丙酸中溶解度差，导致产物析出，从而得到的目标产物中含有大量的二聚体和三聚体副产物，或者由于产物不能析出，必须要通过层析柱等分离手段实现分离，难以实现工业化生产。目前，有文献报道，采用吡咯(取代吡咯)与苯甲醛(取代苯甲醛)，在DMF溶剂中，以无水三氧化铝作为催化剂，该方法克服了以往丙酸作为催化剂和溶剂制备卟啉的缺陷，吡咯(取代吡咯)与苯甲醛(取代苯甲醛)反应生成的二聚、三聚中间体及卟啉都能溶于热DMF，在反应全部完成后再冷却析出固体，从固体中回收卟啉产物。但是由于吡咯与苯甲醛反应属于缩合反应，脱除的水使氯化铝极易水解，最终以三氧化二铝的沉淀形式析出，混合在卟啉产物中，同时少量的二聚体和三聚体中间体副产物也沉淀在目标产物中，导致目标产物仍然需要采用色谱柱分离。同时采用DMF作为溶剂时，四聚体产物一直在溶液体系中，如果不及时分离，容易进一步生成高聚体等副产物。

发明内容

针对现有的卟啉的合成方法存在产物纯度低、收率低、产物分离困难等缺陷，本发明的目的是在于提供一种在无需采用复杂分离手段的条件下，高产率获得高纯度卟啉的方法，该方法易于实现工业化生产。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种卟啉及其衍生物的合成方法，该方法利用反应分离同步反应器制备卟啉或卟啉衍生物；所述反应分离同步反应器包括搅拌反应塔以及与所述搅拌反应塔底部连接的恒温沉降塔；所述搅拌反应塔塔内包括上部的气相区、中下部的反应区和顶部的气体出口；所述搅拌反应塔的反应区内设有搅拌器；所述搅拌反应塔与恒温沉降塔之间通过法兰连接；所述恒温沉降塔内设有可供液体通过的微孔滤板，所述恒温沉降塔在所述微孔滤板下部设有循环管道与搅拌反应塔的反应区上部连接；