鐵卟啉化合物的中心鐵原子常以五配位或六配位形式存在,除了卟啉空腔內四個氮原子配位外,軸向位置可以參與配位,通過改變軸向配體可以改善鐵的自旋結構,模擬生物體系環境。
鐵卟啉具有良好的氧還原電催化活性,通過熱處理提高了鐵卟啉的電催化活性和穩定性,經過600℃熱處理的鐵卟啉電催化活性,而經過800℃熱處理的鐵卟啉穩定性。
制備方法:
方法一
(1)卟啉的合成
將100 mL硝基苯和0.05 mol氯乙酸加入到250 mL三頸瓶中,加熱至回流,再加入0.1 mol苯甲醛和0.1 mol重蒸過的吡咯,升溫至200℃ ,反應3 h,冷卻后加入一定量的無水乙醇,靜置過夜,抽濾,依次用無水乙醇和水洗滌晶體,用無水乙醇和二氯甲烷混合溶劑重結晶晶體3次,干燥即得卟啉。
(2)鐵卟啉的合成
將5 mmol卟啉加到三頸瓶中,加入二甲基甲酰胺(DMF)至卟啉剛好完全溶解為止。加熱至回流,加入15 mmol FeCl3,反應1 h后,加入1 g NaCl,繼續反應,用薄層色譜監測至原料斑點消失后停止,反應時間約為5 h。減壓蒸餾出大部分DMF,冷卻,傾入大量的冷水中使鐵卟啉結晶析出,加入濃鹽酸酸化。抽濾,用去離子水充分洗滌晶體,干燥,用二氯甲烷和無水乙醇的混合溶劑重結晶晶體。減壓升華純化即得鐵卟啉。
方法二
(1)雙(吡咯-2-取代)甲烷(4)的合成
67g(1mol)吡咯和16.2g(0.2mol)甲醛(37%~40%水溶液)在1L圓底燒瓶中機械攪拌5min后,緩慢加2.3g(0.02mol)三氟乙酸,反應5min后,反應中大量放熱,用0.1mol/LNaOH溶液200mL猝滅反應.二氯甲烷萃取3次,飽和食鹽水洗萃取液2次.用無水NaHCO3和無水Na2SO4干燥過夜.減壓蒸除溶劑后,繼續減壓蒸餾,回收吡咯.硅膠柱色譜分離(洗脫劑:V(石油醚)V(乙酸乙酯)=7∶1)得到白色固體10.3g,產率為35%.
(2)5,15-雙[3,5-二(辛氧基)苯基]卟啉(1)的合成
在1000mL三口瓶中加1.17g(8.0mmol)雙吡咯甲烷4和2.90g(8.0mmol)3,5-二(辛氧基)苯甲醛到800mL二氯甲烷(氬氣保護)中,充分混合5min.滴入0.47g(4.2mmol)三氟乙酸(TFA),避光條件下室溫攪拌4h后,TCL跟蹤反應至原料消耗完全.加入二氯二氰基苯醌(DDQ)0.9g(4mmol)氧化45min.加三乙胺中和TFA,減壓蒸除溶劑,柱層析分離(洗脫劑:二氯甲烷),重結晶得紫紅色粉末1.98g(51%).
(3)N,N-鐵(III)-5,15-雙[3,5-二(辛氧基)苯基]卟啉(2)的合成
在200mL圓底瓶中加96.9mg(0.1mmol)卟啉1和12.5mg(0.1mmol)氯化亞鐵,并加入乙腈50mL,回流48h.冷卻至0℃,析出紫黑色固體,過濾,得干燥粉末103mg(93.2%).