一种卟啉及其衍生物的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种卟啉及其衍生物的合成方法，该方法利用反应分离同步反应器制备卟啉或卟啉衍生物；反应分离同步反应器包括搅拌反应塔以及与搅拌反应塔底部连接的恒温沉降塔；将吡咯、苯甲醛类化合物、有机羧酸及DMF混合原料加入反应分离同步反应器内，直至充满恒温沉降塔和搅拌反应塔的反应区，控制搅拌反应塔内温度在130～155℃进行反应，同时控制恒温沉降塔内温度在50～80℃，从恒温沉降塔内得到卟啉或卟啉衍生物沉淀，该方法在无需采用复杂分离手段的条件下，高产率获得高纯度卟啉，易于实现工业化生产。

Synthesis method of porphyrin and its derivatives

The invention discloses a method for synthesizing porphyrin and its derivatives, the preparation of porphyrin porphyrin derivatives or isolated synchronous reactor system reaction; reaction separation reactor comprises a reaction tower synchronous mixing and mixing temperature and the bottom of the tower tower will connect settlement; pyrrole, benzaldehyde compounds, organic acid and DMF mixed raw materials synchronous reaction separation reactor, constant temperature and stirring until the full settlement of tower tower of reaction zone, mixing reaction tower at a temperature of 130 to 155 DEG C for reaction control and constant temperature control of temperature in the settlement 50 ~ 80 DEG C, the precipitation from the constant temperature settlement tower porphyrins or porphyrin derivatives, the method without using complex separation methods under the condition of high yield and high purity of porphyrin, easy realization of industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种卟啉及其衍生物的合成方法
本专利技术涉及一种卟啉及其衍生物的合成方法，特别涉及一种利用反应分离同步反应器制备卟啉或卟啉衍生物的方法，属于有机合成领域。
技术介绍
卟啉(porphyrin)是一种具有高度共轭的大环体系，人们对这种特殊结构化合物的发现、合成和研究极大地推动了大环化合物的发展，也为化学学科和生物以及生化交叉等领域注入了新的活力。卟啉及其衍生化合物广泛存在于动植物体内，特别是与能量转移相关的重要细胞器内。如动物体内的血红素(铁卟啉)和血蓝素(铜卟啉)，植物体内的维生素B12(钴卟啉)和叶绿素(镁卟啉)，它们分别在血细胞载氧进行呼吸作用和植物细胞进行光和作用的过程中发挥着极其重要的作用。卟啉化学也就是人们对卟啉生物生化过程的模拟并在生物模拟的研究过程中逐步发展起来。如人们对细胞色素P-450、血红素、叶绿素等的生物生化过程的模拟，尤其是人们对细胞色素P-450的研究和模拟，对人们认识研究卟啉化合物起到了极为重要的作用。迄今，卟啉科学的研究和发展已经深入到工业、农业、环境、医疗、国防等领域，在新材料开发、新型催化剂制备、新药物应用等方面正在发挥着越来越重要的作用。卟啉这种具有共轭大环结构的有机化合物是由20个碳原子和4个氮原子组成的一种大的环状分子，具有4n+2电子的稳定共轭体系和芳香性。人工合成卟啉和卟啉类化合物根据不同的目的，将卟啉大环在其平面上(α、β、γ、δ位及1-8位)、轴向上(垂直于卟啉平面)进行修饰，或利用不同的连接基团将卟啉及其衍生物与其它分子连接，形成二聚或多聚卟啉化合物或卟啉类超分子，以用于不同的研究和应用领域。早期合成卟啉的方法是将吡咯与苯甲醛在丙酸作为溶剂和催化剂条件下回流反应，生成卟啉沉淀。该方法存在的最大缺陷是不适合含有硝基和氨基等特殊取代基的苯甲醛与吡咯的反应，如果在吡咯或苯甲醛上含有这些取代基时，或者由于生成的二聚体、三聚体中间产物在丙酸中溶解度差，导致产物析出，从而得到的目标产物中含有大量的二聚体和三聚体副产物，或者由于产物不能析出，必须要通过层析柱等分离手段实现分离，难以实现工业化生产。目前，有文献报道，采用吡咯(取代吡咯)与苯甲醛(取代苯甲醛)，在DMF溶剂中，以无水三氧化铝作为催化剂，该方法克服了以往丙酸作为催化剂和溶剂制备卟啉的缺陷，吡咯(取代吡咯)与苯甲醛(取代苯甲醛)反应生成的二聚、三聚中间体及卟啉都能溶于热DMF，在反应全部完成后再冷却析出固体，从固体中回收卟啉产物。但是由于吡咯与苯甲醛反应属于缩合反应，脱除的水使氯化铝极易水解，最终以三氧化二铝的沉淀形式析出，混合在卟啉产物中，同时少量的二聚体和三聚体中间体副产物也沉淀在目标产物中，导致目标产物仍然需要采用色谱柱分离。同时采用DMF作为溶剂时，四聚体产物一直在溶液体系中，如果不及时分离，容易进一步生成高聚体等副产物。
技术实现思路
针对现有的卟啉的合成方法存在产物纯度低、收率低、产物分离困难等缺陷，本专利技术的目的是在于提供一种在无需采用复杂分离手段的条件下，高产率获得高纯度卟啉的方法，该方法易于实现工业化生产。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种卟啉及其衍生物的合成方法，该方法利用反应分离同步反应器制备卟啉或卟啉衍生物；所述反应分离同步反应器包括搅拌反应塔以及与所述搅拌反应塔底部连接的恒温沉降塔；所述搅拌反应塔塔内包括上部的气相区、中下部的反应区和顶部的气体出口；所述搅拌反应塔的反应区内设有搅拌器；所述搅拌反应塔与恒温沉降塔之间通过法兰连接；所述恒温沉降塔内设有可供液体通过的微孔滤板，所述恒温沉降塔在所述微孔滤板下部设有循环管道与搅拌反应塔的反应区上部连接；将吡咯、苯甲醛类化合物、有机羧酸及DMF混合原料加入反应分离同步反应器内，直至充满恒温沉降塔和搅拌反应塔的反应区，控制搅拌反应塔内温度在130～155℃进行反应，同时控制恒温沉降塔内温度在50～80℃，从恒温沉降塔内得到卟啉或卟啉衍生物沉淀。本专利技术的技术方案，一方面采用有机羧酸和DMF混合体系作为反应介质，有机羧酸具有较好的催化性，能催化吡咯和苯甲醛类化合物之间的缩合反应，另外，DMF的引入能够增加溶液体系对二聚体、三聚体中间产物及卟啉的溶解性，能够有效防止二聚体、三聚体中间产物的析出，减少了副反应的生成，有利于提高目标产物卟啉的收率。另一方面，对恒温沉降塔的温度进行稳定化控制，恒温沉降塔的温度控制在适当的范围内，实现了在卟啉在恒温沉降塔内选择性析出，而二聚体、三聚体中间产物不析出，大大提高了卟啉产物的纯度。优选的方案，所述恒温沉降塔内温度在60～70℃。在该温度范围内能获得纯度更高的卟啉产品。如果恒温沉降塔内温度过高，则部分卟啉产物循环进入反应釜内，在高温反应釜内存在进一步发生副反应的风险，会降低产物收率，而恒温沉降塔内温度过低，则部分二聚体、三聚体中间产物会析出，降低卟啉的纯度，导致后续需进一步采用分离手段提纯。优选的方案，所述循环管道上设有循环泵；所述循环泵控制每小时的循环量为混合原料体积的15～35％。设置循环泵，主要是使溶液中未反应完全的原料及二聚体和三聚体等返回反应釜进一步反应完全。循环泵的循环量控制不易过大，过大则会扰乱搅拌反应釜和恒温沉降塔之间的温度控制，难以实现卟啉产物的沉降，而循环泵速率过低，则导致反应中间体不能及时返回反应釜内反应，降低反应效率。优选的方案，所述有机羧酸与DMF的质量百分比组成为30～60％:40～70％。有机羧酸对卟啉及二聚体、三聚体中间体等的溶解能力相对DMF较差，特别是对含取代基的卟啉，有机羧酸不能很好地溶解二聚体、三聚体等中间体，导致中间体同卟啉一起析出，不但导致反应产率低，且产物纯度低，难以分离。适量DMF的掺入，增加了对二聚体、三聚体中间体等的溶解能力，有利于提高产率。并且卟啉产物都是溶于热DMF的，一般采用DMF做溶剂时，都是等反应完成后一次冷却到室温析出卟啉产物，而少量的二聚体、三聚体中间体等一起沉淀析出，而在DMF与有机羧酸的混合液中，可以通过有效控制温度，实现卟啉产物选择性析出。优选的方案，所述的有机羧酸为C2～C6脂肪酸、苯甲酸、对甲基苯甲酸中至少一种。优选的方案，吡咯和苯甲醛类化合物的总质量为有机羧酸与DMF总质量的5～25％。较优选的方案，吡咯和苯甲醛类化合物的摩尔量比为1～1.2:1～1.2。进一步优选的方案，所述苯甲醛类化合物具有式1结构：其中，R为氢原子、烷烃基、烷氧基、羟基、卤素、胺基、氨基或硝基。本专利技术技术方案中，生成的卟啉具有以下式2结构：其中，R为氢原子、烷烃基、烷氧基、羟基、卤素、胺基、氨基或硝基。本专利技术的反应分离同步反应器，包括搅拌反应塔以及与搅拌反应塔底部连接的恒温沉降塔；所述搅拌反应塔塔内包括上部的气相区、中下部的反应区和顶部的反应气体出口；所述搅拌反应塔的反应区内设有搅拌器；所述搅拌反应塔与恒温沉降塔之间通过法兰连接；所述的恒温沉降塔内设有可供液体通过的微孔滤板，所述的恒温沉降塔在所述微孔滤板下部设有循环管道与搅拌反应塔的反应区上部连接。微孔滤板设置在恒温沉降塔距塔底4/10～6/10高度处；优选在2/10～4/10高度处。循环管道上设有循环泵。通过循环泵对反应液进行循环驱动。恒温沉降塔底部设有液体产物出口。方便液体产物排出以及恒温沉降塔中的反应液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卟啉及其衍生物的合成方法，其特征在于：利用反应分离同步反应器制备卟啉或卟啉衍生物；所述反应分离同步反应器包括搅拌反应塔以及与所述搅拌反应塔底部连接的恒温沉降塔；所述搅拌反应塔塔内包括上部的气相区、中下部的反应区和顶部的气体出口；所述搅拌反应塔的反应区内设有搅拌器；所述搅拌反应塔与恒温沉降塔之间通过法兰连接；所述恒温沉降塔内设有可供液体通过的微孔滤板，所述恒温沉降塔在所述微孔滤板下部设有循环管道与搅拌反应塔的反应区上部连接；将吡咯、苯甲醛类化合物、有机羧酸及DMF混合原料加入反应分离同步反应器内，直至充满恒温沉降塔和搅拌反应塔的反应区，控制搅拌反应塔内温度在130～155℃进行反应，同时控制恒温沉降塔内温度在50～80℃，从恒温沉降塔内得到卟啉或卟啉衍生物沉淀。

【技术特征摘要】
1.一种卟啉及其衍生物的合成方法，其特征在于：利用反应分离同步反应器制备卟啉或卟啉衍生物；所述反应分离同步反应器包括搅拌反应塔以及与所述搅拌反应塔底部连接的恒温沉降塔；所述搅拌反应塔塔内包括上部的气相区、中下部的反应区和顶部的气体出口；所述搅拌反应塔的反应区内设有搅拌器；所述搅拌反应塔与恒温沉降塔之间通过法兰连接；所述恒温沉降塔内设有可供液体通过的微孔滤板，所述恒温沉降塔在所述微孔滤板下部设有循环管道与搅拌反应塔的反应区上部连接；将吡咯、苯甲醛类化合物、有机羧酸及DMF混合原料加入反应分离同步反应器内，直至充满恒温沉降塔和搅拌反应塔的反应区，控制搅拌反应塔内温度在130～155℃进行反应，同时控制恒温沉降塔内温度在50～80℃，从恒温沉降塔内得到卟啉或卟啉衍生物沉淀。2.根据权利要求1所述的卟啉及其衍生物的合成方法，其特征在于：所述恒温沉降塔内温度在60～70℃。3.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭欣，郭灿城，
申请(专利权)人：沅江华龙催化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43