锰卟啉模拟细胞色素P-450催化环己烷单充氧的研究

合成了Mn(Ⅲ)-Mn(Ⅲ)单核和双核金属卟啉配合物，用元素分析、紫外可见光谱进行表征．研究了这些双核金属卟啉模拟细胞色素P-450催化环己烷单充氧作用及金属卟啉在2种反应体系中催化性能．对于催化活性随着2个金属卟啉之间碳链增长而增长，反应体系的改变引起催化活性的改变的规律与前面铁卟啉是一致的．但锰卟啉催化活性普遍高于其相应的铁卟啉，而选择性普遍低于铁卟啉．     

硫化铅固载四(对-羧基苯基)铁卟啉催化氧化乙苯

为模拟半胱氨酸中巯基硫原子轴向配位调节细胞色素P-450酶催化活性的功能,用超声法合成球棒状硫化铅微晶,通过配位作用制备硫化铅固载四(对-羧基苯基)铁卟啉催化材料(Fe TCPP/Pb S)。采用扫描电镜、紫外—可见光谱、红外光谱等手段对催化材料进行表征,以氧气为氧源催化乙苯氧化。结果表明,硫化铅固载四(对-羧基苯基)铁卟啉较未固载铁卟啉具有更高的催化活性,醇酮收率高达41.9%,催化剂可重复使用4次,其催化活性基本保持不变,实现了温和条件下高效催化乙苯氧化获得目标产物及催化剂的回收利用。     

金属卟啉催化2-甲基萘的仿生氧化

发展生物兼容的金属催化剂用于芳烃的选择性氧化生成醌的方法在有机合成中极为重要。本文以过硫酸氢钾为终端氧化剂,一系列的位阻金属卟啉为仿生催化剂用于2-甲基萘的氧化进行了探究,结果表明:铁卟啉的催化活性远远高于锰卟啉,其中氯化5,10,15,20-四(五氟苯基)铁卟啉催化活性明显地优于氯化5,10,15,20-四(2-氟苯基)铁卟啉、氯化5,10,15,20-四(2,4,6-三甲基苯基)铁卟啉、氯化5,10,15,20-四(2,6-二氯苯基)铁卟啉、氯化5,10,15,20-四(2,6-二氟苯基)铁卟啉;相应优化条件如下:乙腈为溶剂,底物2-甲基萘1 mmol,过硫酸氢钾3mmol,四丁基碘化铵0.1 mmol,氯化5,10,15,20-四(五氟苯基)铁卟啉0.2 mmol%,室温下2-甲基萘以100%的转化率选择性氧化得到18%的2-甲基-1,4-萘醌(维生素K_3)和52%的6-甲基-1,4-萘醌;5,10,15,20-四(五氟苯基)卟啉结构通过~1H NMR、~(19)F NMR、~(13)C NMR和X射线单晶衍射表征,相应目标产物的结构通过~1H NMR、~(13)C NMR和2D-NMR表征。     

鸡蛋白四苯基双铁卟啉催化氧气氧化乙醇

制备了鸡蛋白固载四苯基双铁卟啉催化剂,用紫外可见光谱(UV-Vis)及傅立叶红外吸收光谱(FT-IR)技术对其进行表征.研究了固载催化剂催化氧气氧化乙醇选择性生成乙醛和乙酸的能力,并对固载催化剂及纯鸡蛋白的催化能力比较.实验结果表明:在最佳反应条件下,鸡蛋白四苯基双铁卟啉催化乙醇氧化的转化率为18.43%,选择性(乙醛+乙酸)是63.5%.在相同条件下,鸡蛋白四苯基双铁卟啉比鸡蛋蛋白的催化活性高.固载的金属卟啉和鸡蛋白中的转铁蛋白共同起催化作用.     

尾式金属卟啉配合物的研究——Ⅱ.新型尾式金属卟啉配合物的催化和载氧功能

分别研究了5-对[4-(间-吡啶氧基)丁氧基]苯基10,15,20-三苯基卟啉的Fe(Ⅱ).Fe(Ⅲ)和Co(Ⅱ)配合物的催化或载氧功能.以合成的金属卟啉、抗坏血酸和底物所组成的体系作为细胞色素P450单加氧酶的模拟体系,研究了在温和条件下对环已烷转变为环己酮、环己醇的催化作用,测定了这些体系的吸氧能力和羟化产物的产率.结果表明,尾式铁卟啉配合物Fe(Ⅲ)PyBPTPPCI 比其他简单相应铁卟啉配合物更为有效.用紫外可见光谱测定了尾式Co(Ⅱ)卟啉配合物的载氧能力,该模型化合物在室温苯溶液中呈现了可逆载氧能力,通过红外光谱进一步证明在氧合金属卟啉中的氧分子是以端基方式与中心金属Co 配位的.     

温和条件下苯骈卟啉锰（Ⅲ）催化氧化苯乙烯的活性

考察了苯骈卟啉锰（Ⅲ）配合物催化氧化苯乙烯的活性．结果表明，所使用的四种苯骈卟啉锰（Ⅲ）在催化氧化反应中部表现出一定的催化活性，其中以带有吸电子基团的四嗅四苯骈卟啉锰（Ⅲ）（ＭｎＴＢｒＴＢＰＣｌ）的催化效果最好．本文还对外加轴向配体对催化体系活性的影响进行了较详细的讨论，并研究了催化剂浓度及还原利用量对模拟体系催化活性的影响．     

尾式卟啉铁的合成和光谱研究

合成了一种新的尾式卟啉铁氯化间一[邻-(4-二乙胺基丁酰胺基)苯基]三苯基卟啉合铁(Ⅲ)(简称meso-MDBPTPPFe(Ⅲ)CI)。用分光光度法研究了meso-MDBPTPPFe(Ⅲ)CI的氧化还原性质及中心离子铁分别为二价和三价时与NO,C0,O_2等双原子小分子及与咪唑、吡啶、二乙胺等有机碱的加合作用。     

不对称铁卟啉的合成及其模拟细胞色素P450对环己烷的羟化作用

合成并表征了3种在苯环上具有推电子或拉电子取代基的新的不对称四苯基卟啉衍生物及其铁配合物。研究了其铁配合物作为细胞色素P450模拟酶对环己烷的羟化作用,并与结构类似的对称卟啉进行了比较。结果进一步证明,与对称金属卟啉相似,苯环上取代基性质和空间位阻对于金属卟啉的催化活性是十分重要的。不对称金属卟啉的催化活性比结构类似的对称金属卟啉的稍大。     

同核双卟啉金属配合物的合成及其对细胞色素P450模拟

合成了Ｆｅ（Ⅲ）－Ｆｅ（Ⅲ），Ｍｎ（Ⅲ）－Ｍｎ（Ⅲ），Ｃｏ（Ⅱ）－Ｃｏ（Ⅱ）３种同核双卟啉金属配合物，用元素分析、紫外可见光谱、红外光谱、１Ｈ－核磁共振谱和顺磁共振谱等进行表征．研究了这些同核双卟啉金属配合物模拟细胞色素Ｐ４５０催化环己烷羟化作用，实验结果表明，同核双卟啉金属配合物具有较高的催化活性，其催化活性顺序为：Ｆｅ（Ⅲ）－Ｆｅ（Ⅲ）＞Ｍｎ（Ⅲ）－Ｍｎ（Ⅲ）＞Ｃｏ（Ⅱ）－Ｃｏ（Ⅱ）     

血红素的电荷与其催化活性关系的研究

研究血红素催化过氧化氢氧化愈创木酚反应动力学,并对不同的血红素催化剂进行量子化学计算。结果表明,顺式血红素具有更高效的催化作用,反式血红素催化效果较差,这种差异可能与铁卟啉的前线轨道能级有关。对于同一催化剂,无论是顺式还是反式,随着pH值升高,反应活化能都降低,铁卟啉所带的负电荷增加是其中因素之一。可见,铁卟啉所带的负电荷与其催化活性具有相关性。     

[TPPFe(Ⅲ)]2 O的稳态荧光光谱分析

在溶液中，铁卟啉Fe(Ⅲ)TPPCl容易与H2O反应转化为μ—O二聚体[TPPFe(Ⅲ)]2O，Fe(Ⅲ)TPPCl是非荧光物质，而μ—[TPPFe(Ⅲ)]2O是荧光物质，可通过稳态荧光光谱监测μ—[TPPFe(Ⅲ)]2O的生成。     

模拟酶轴向配体激活过氧化氢酶的研究──提高天然酶活性的新方法

曾报道了以铁卟啉作为细胞色素Ｐ４５０模拟酶的活性中心，轴向配体例如巯基苯甲酸、半胱氨酸作为激活剂，提高模拟酶体系催化活性的研究．而过氧化氢酶的活性中心也为铁卟啉．进一步报道模拟酶的轴向配体提高过氧化氢酶的活性，并提出了一种提高天然酶活性的新方法．硫代硫酸钠、维生素Ｃ、巯基乙酸和Ｌ－半胱氨酸可作为过氧化氢酶的轴向配体，而激活过氧化氢酶．     

模拟酶轴向配体激活过氧化氢酶的研究：提高天然酶活性 …

曾报道了以铁卟啉作为细胞色素Ｐ４５０模拟酶的活性中心。轴向配体例如疏基苯甲酸半胱氨酸作为激活剂,提高模拟酶体系催化活性的研究,而过氧化氢酶的活性中心也为铁卟哇。进一步报道模拟酶的轴向配体提高过氧化氢酶的活性,并提出了一种提高天然酶活性的新方法。     

天然氧载体的化学模拟研究——Ⅰ、“栅栏”型铁(Ⅱ)卟啉络合物的合成

为模拟研究天然氧载体血红蛋白和肌红蛋白的活性部位,合成了四种具有不同空间位阻的“栅栏”型铁(Ⅱ)卟啉络合物:中位-四-(α,α,α,α-邻-苯甲酰胺苯基)卟啉合铁(Ⅱ)、中位-四-(α,α,α,α-邻-苯乙酰胺苯基)卟啉合铁(Ⅱ)、中位-四-[α,α,α,α-邻-(3,5-二甲氧基)苯甲酰胺苯基]卟啉合铁(Ⅱ)和中位-四-[α,α,α,α-邻-(3,4,5-三甲氧基)苯甲酰胺苯基]卟啉合铁(Ⅱ)。     

取代金属卟啉催化剂的构效关系及催化氧化机理

设计、合成了15种取代四苯基(铁、钴、锰)卟啉仿生催化剂,并用红外光谱、紫外光谱等进行了结构表征.在温和条件下,将其用于催化氧气液相氧化对硝基甲苯制取对硝基苯甲酸.考察了各种金属卟啉催化剂的活性,发现其催化活性随着环外取代基吸电子能力的增强而增大.进一步采用量子化学半经验PM3计算法对上述金属卟啉催化剂进行了计算,与其催化活性对比,发现金属卟啉分子微观结构参数与其催化活性具有很大的相关性.从理论上阐述了金属卟啉催化剂催化活性强弱的原因.     

金属卟啉、酞菁修饰钛电极的研究(Ⅲ)——金属卟啉中心金属离子和取代基对酸性溶液中氧析出反应催化性能的影响

金属卟啉修饰钛电极对氧的阳极析出反应,具有一定的催化活性,在被试验的50多种金属卟啉络合物中,四对氯苯基卟啉镍的电催化活性最好。在大量实验的基础上,本文作者着重研究了第一过渡周期金属四对氯苯基卟啉T(P-Cl)PPM(M=Cr,Mn,Fe,Co,Ni)络合物的性质对电催化活性影响的规律性。研究结果表明,金属卟啉修饰钛电极的催化性能与TPPM的一系性质(如金属原子序数、原子半径、电负性以及M-OH的键强度等)有关。T(P-Cl)PPM的催化活性随中心金属离子d电子数的增多而明显增大,即Ni~Ⅱ>Co~Ⅱ>Fe~Ⅱ>Mn~Ⅱ>Cr~Ⅱ。本文还讨论了卟啉环上不同取代基对催化活性的影响规律:吸电子基团使电催化活性增大,即T(P-Cl)PPNi>T(1P-OH,3P-Cl)PPNi>T(P-OCH3)PPNi-T(P-OH)PPNi>T(P-NO_2)PPNi>TPPNi>T(P-NH_2)PPNi;邻位取代的卟啉其催化活性远小于对位取代的卟啉即T(P-Cl)PPNi>>T(O-Cl)PPNi。T(P-NO2)PPNi的反常现象可能是由于取代基NO_2的体积较大而引起的空间效应所致。     

细胞色素模拟化合物氯化铁卟啉的密度泛函计算研究

用密度泛函B3LYP方法在STO-3G*和6-31G*水平对铁卟啉分子Fe(TPP)Cl和Fe(TPPF20)Cl进行了计算研究,对它们的量子化学参数进行了分析.两个铁卟啉分子的最高占有轨道结构相似,电子和自旋在卟啉环与Fe原子之间的转移是由于Fe-卟啉环间的π键和π键相互作用引起的.根据计算的相关数据和分子轨道特征分析了铁卟啉活性中心的性质并讨论了其催化活化分子O2的机理.     

纳米孔壳聚糖接枝四(对-羧基苯基)锰卟啉催化氧化乙苯

为模拟细胞色素P-450酶的催化空腔场所,提高壳聚糖接枝四(对-羧基苯基)锰卟啉(Mn TCPP)的催化活性。采用冷冻干燥法制备纳米孔壳聚糖(np-CTS),并用酰化反应接枝四(对-羧基苯基)锰卟啉获得仿生催化材料―Mn TCPP/np-CTS,同时制备相应的无孔催化材料―Mn TCPP/nonp-CTS。用紫外可见光谱(UV-vis),傅里叶变换红外光谱(FT-IR),X射线(XRD),热重分析(TG)和扫描电镜(SEM)技术对其进行表征,并用于催化空气氧化乙苯研究。催化结果表明:在最佳反应条件下(145℃,0.8 MPa),纳米孔壳聚糖接枝四(对-羧基苯基)锰卟啉比无孔催化材料催化活性提高26%,醇酮收率提高38%。实验结果表明:纳米级空腔有利于充分发挥所固载的锰卟啉催化活性,最大程度地提高固载仿生催化材料的催化效率。     

新型萘酰亚胺功能化卟啉/纳米氧化锌复合材料光催化降解甲基橙研究

利用新合成的新型萘酰亚胺功能化的卟啉及其金属配合物敏化低温水热法制备的氧化锌（ZnO）纳米棒,制备了卟啉敏化ZnO的复合样品,利用SEM、XRD、FT-IR、UV-vis吸收光谱对复合材料的结构和形貌进行了表征.在汞灯照射下,利用该卟啉/ZnO复合样品进行了光催化降解甲基橙研究.实验结果表明,与未复合的ZnO相比,用自由基卟啉1、锌卟啉1a和铜卟啉1b敏化的复合样品的光催化活性得到显著提高,其中自由基卟啉1的复合材料表现出了最佳的催化效果.而锰卟啉1c、铁卟啉1d钴卟啉1e敏化样品的催化活性相比纯ZnO有了不同程度的下降.     

取代基对卟啉分子自组装聚集体纳米结构的调节

运用简单的"one-step"法自组装技术,将Meso位具有不同取代基团的卟啉分子Meso-5,10,15,20-四(对甲氧基苯基)卟啉(Ⅰ),Meso-5,10,15,20-四苯基卟啉(Ⅱ)和Meso-5,10,15,20-四(对氯苯基)卟啉(Ⅲ)组装成有机纳米聚集体。利用多种表征手段系统研究化合物(Ⅰ),(Ⅱ)和(Ⅲ)在水溶液中的自组装性质。结果表明,在自组装过程中,3种卟啉分子均形成J型聚集体,从化合物(Ⅰ),(Ⅱ)到(Ⅲ),随着卟啉Meso位取代基供电子能力依次下降,分子间相互作用程度减弱,其纳米聚集体形貌由二维四方片状逐渐变成一维纳米带。这表明通过调节卟啉Meso位取代基的供/吸电子能力,可以调节分子间非共价键相互作用程度,从而控制卟啉分子自组装纳米结构的形貌。