含氟水溶性卟啉的合成、反应和应用研究

Water-soluble porphyrins and fluoroporphyrins have unique properties and shows more and more potential application. Water-soluble fluoroporphyrins might have the properties from both water-soluble porphyrins and fluoroporphyrins and provide unique application. However, the research on water-soluble fluoroporphyrins is still in blank. This proposal focuses on developing new efficient synthesis routes to various meso-perfluoroalkylated porphyrins, and studying their reactions and properties. New series of water soluble fluoroporphyrins will be synthesized as well. We'll further investigate the application of these newly-developed water-soluble fluoroporphyrins, including the application in catalysis reactions, bioactivity and material field. On the basis of the study on these fluoroporphyrins and water-soluble fluoroporphyrins, the effects of stucture, number and subsitution position of perfluoroalkyl groups on porphyrin macrocycle will be demonstrated. The modulation effects of perfluoroalkyl groups on the reactivity and physical bioactivity of porphyrin will be shown as well. These studies are expected to provide foundation for further application of the (water-soluble) fluoroporphyrins.

水溶性卟啉和含氟卟啉具有独特的性质，正表现出越来越大的应用前景，两者的结合即含氟水溶性卟啉可能兼具二者的特性，展现出独特的应用。但是对含氟水溶性卟啉的研究还处于空白。本项目拟发展新的合成方法，方便高效地合成各种全氟烷基卟啉，再深入研究它们的反应和性质。进一步，我们会合成一系列至今尚属研究空白的含氟水溶性卟啉，然后研究这些含氟水溶性卟啉的各种应用，包括在催化反应、生物活性和材料方面的应用。通过对含氟卟啉及含氟水溶性卟啉的研究，拟揭示全氟烷基的结构、个数及位置对卟啉大环性质的影响，阐明全氟烷基对卟啉的化学反应性及物理生物性能的调控作用。这将为今后进一步应用含氟水溶性卟啉及含氟卟啉积累经验。

水溶性卟啉和含氟卟啉具有独特的性质，正表现出越来越大的应用前景，两者的结合即含氟水溶性卟啉可能兼具二者的特性，展现出独特的应用。但是对含氟水溶性卟啉的研究还处于空白。本项目执行过程中，我们围绕含氟卟啉和含氟水溶性卟啉的合成、性质和应用展开研究。从不同方法和途径先将含氟基团引入卟啉大环上，得到各种含氟卟啉并对他们的各种物理和化学性质进行研究，并研究了他们在催化氧化反应中的应用。再通过化学转化将含氟基团的末端官能团转化为水溶性的磺酸基，从而方便高效得到含氟水溶性卟啉。经过大量实验，我们发现氟烷基链的引入可以增加脂溶性，末端的磺酸基团可以增加水溶性，只引入一条链不足以使卟啉水溶，同时卟啉的脂溶性也变差；引入两条链可以得到目标含氟水溶性卟啉，同时可以溶于某些溶剂利于纯化；对于meso-四氟烷基卟啉的合成，我们首先从全氟烷基碘合成得到全氟烷基醛，与吡咯缩合制备中间产物氟烷基二吡咯甲烷，再将全氟烷基醛与氟烷基二吡咯甲烷缩合成功得到，在接下来的水溶性转化中，我们发现卟啉发生了分解。通过这些研究，我们发现含氟水溶性卟啉的合成受到含氟基团位置、数量的影响非常大，而且本身稳定性相对欠佳。具体地，我们开展了以下相关工作：含氟水溶性卟啉的合成；含氟亚卟啉的合成和性质研究；含氟卟啉在催化氧化反应中的应用；含氟金属卟啉的合成及其催化反应初探；含氟卟啉与氧化石墨烯的共价偶联及其性质研究。