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血红素在执行其强力催化功能时需要其大环的构象扭曲,本课题组前期的研究发现,血红素大环4-N空腔的缩小对稳定金属高价有直接的贡献。所以本课题的主要目的是探讨血红素大环4-N空腔变大时是否对稳定金属的低价有利。为此,我们设计合成了一个dom-型的非平面卟啉作为模型化合物,研究中优化了该类化合物的合成条件,跟踪它与金属的配合作用和金属化前后的光谱变化,以及对金属低价[如Fe(II)]稳定作用。通过对以往报导的扭曲卟啉的结构分析,发现它们的4-N空腔都比平面卟啉的要小,而同种金属离子价态降低时尺寸将变大,因而这些扭曲卟啉不适合于稳定低价态的金属离子,因此我们试图设计并合成4-N空腔变大的卟啉。为了实现卟啉的空腔变大,我们构筑了一个帽型卟啉,选择了尺寸较小的均四甲基苯环作为帽子链接在卟啉的四个meso位,成功的获得了卟啉环的4个吡咯N均向同一面突出的dom-型非平面卟啉(BzTtPP),同时得到了其含铜离子(BzTtPPCu)、铁离子BzTtPPFe(III)、亚铁离子BzTtPPFe(II)的配合物。该Dom-型模型卟啉的4-N空腔比平面卟啉的4-N空腔有所增大,它的结构和空腔扩张特点得到BzTtPP和BzTtPPCu晶体的证实,这种大空腔具有稳定低价态及大尺寸金属离子的潜力。研究中,我们从反应温度,溶剂酸强度和反应时间几个方面对其合成条件进行了优化,发现在乙酸:丙酸:硝基苯的体积比为1:1:3,反应温度在110℃,反应时间为3h时,模型化合物的产率最高,为0.25%。通过铁卟啉还原前后的紫外-可见吸收的对比,初步证实了卟啉大环空腔的扩张确实对铁低价有稳定作用,更直接的证据(亚铁卟啉晶体、与亚铁离子的稳定常数、催化氧化性能)还在研究当中;本课题的研究为模拟血红素大环扭曲提供了一个新的模型化合物,实验结果(合成条件及与铁卟啉的紫外光谱比较)能初步证实卟啉中心金属的价态确实与其空腔的尺寸有关。目标产物和中间化合物通过1H NMR、HH COSY、13CNMR、 HR-MS、UV-vis、X-ray的证实。