四羧基苯基卟啉铁的合成与表征(2)
金属卟啉配合物是卟啉化合物与金属离子形成配合物的总称，当母体卟啉中的2个吡咯质子(N-H)被金属离子取代后即形成了金属卟啉配合物。金属卟啉配合物在自然界和生物体中广泛存在，如细胞色素、血红素、叶绿素等都是金属卟啉配合物，它在生命过程中起着重要的作用。
1.1 文献综述
卟啉(porphyrins)是卟吩(porphine)外环带有取代基的同系物和衍生物的总称，当其氮上2 个质子被金属离子取代后即成金属卟啉配合物(metalloporphyrins)。
卟啉，是生物体内的具有大共轭环状结构的金属有机化合物，具有特殊的生理活性。卟啉化合物是卟吩（图一）的衍生物．卟吩是由4个吡咯环和4个次甲基桥联起来的大π共轭体系。卟吩分子中四个吡咯环的8个β位、4个中位的氢原子都可以被其他基团取代，生成的化台物即卟啉。自然界中分布最广泛的卟啉为原卟啉Ⅸ（图二），卟啉中两个氮上的质子被金属取代后得到的化合物称为金属卟啉（英文名称Metalloporphyrins）（图三）。例如，血红素是含铁卟啉化合物，叶绿素是镁的卟啉化合物，文生素B12是含钴的卟啉化合物，由于自然界和生命体中卟啉及其衍生物的广泛存在，如叶绿素（镁卟啉）等，它的核心结构是卟啉的金属配合物，在新陈代谢中起着至关重要的作用，因此引起了化学家和生物学家的极大兴趣。
该类化合物的共同结构是卟吩核，卟吩是由18个原子、18 个电子组成的大π体系的平面性分子，具有芳香性，有 2 个共振异构体[1] 。
卟啉和金属卟啉都是高熔点的深色固体，多数不溶于水和碱，但能溶于无机酸，溶液有荧光，对热非常稳定。卟啉体系最显著的化学特性是其易与金属离子生成1:1 配合物，卟啉与元素周期表中各类金属元素(包括稀土金属元素)的配合物都已得到，大多数具有生理功能的吡咯色素都以金属配合物形式存在，如镁元素存在于叶绿素中，铁元素存在于血红素中。
由于卟啉具有独特的结构及性能，近年来在生物化学、医学、分析化学、合成化学、材料科学等领域有着广泛的应用。卟啉化学的研究也有迅速的发展。卟啉是卟吩外环带有取代基的同系物和衍生物的总称。卟吩是由四个吡咯环和四个次甲基桥联的大π共轭体系，其中心氮原子能与金属原子配位生成金属卟啉络合物。卟啉及其金属络合物种类繁多，分子具有刚性结构，卟吩环周边功能团的位置和方向控制余地较大，其轴向配体周围的空间大小和相互作用方向的控制余地较大。如果在卟啉环上改变取代基、调节四个氮原子的给电子能力、引入不同的中心金属离子或者改变不同亲核性的轴向配体，就会使卟啉和金属卟啉具有不同的性质，因而也具有不同的功能。卟啉化合物在自然界广泛存在，其特殊的刚性π电子离域结构使得卟啉化合物在医学、生物化学、材料化学、能源利用等多方面具有良好应用前景。
1.2金属卟啉化合物的结构与性质
1.2.1卟啉及金属卟啉的结构
卟吩环是含4个吡咯环的18 原子、18 电子大体系的平面型分子, 是高度的芳香体系，结构十分稳定。4个吡咯环之间的碳( 5,10,15,20) 被称作中位(meso) 碳，其余8个可被取代的碳称作外环碳。当在α,β,γ,δ 位置上分别接上R1, R2, R3, R4 取代基则形成一系列卟啉。当卟吩环没有取代基时其结构近似于平面型[2]，但当卟吩环接上取代基时，其结构易受取代基的影响而变形。若卟啉分子中心4个氮原子质子化，由于质子的空间位阻和静电斥力使吡咯环与分子平面产生偏离，如质子化的四苯基卟啉，吡咯环与分子平面偏离33[3] 。当卟啉环氮上的2 个质子被金属取代后即形成了金属卟啉。一般来说，卟啉环中的4个氮原子都能与金属离子成键。随着金属离子半径的不同，金属可以在卟啉环平面内，即位于卟啉环的中心，也可以位于卟啉环的平面外。前者被称为“平面内型金属卟啉化合物”, 后者则被称为“平面外型金属卟啉化合物”。