卟啉衍生物及其制备方法和催化剂-底物对和水相体系中断裂酰胺键和/或酯键的方法技术

本发明专利技术涉及钯催化领域，公开了卟啉衍生物及其制备方法和催化剂‑底物对和水相体系中断裂酰胺键和/或酯键的方法。所述卟啉衍生物的结构如式(IV)所示，其中，n1、n2、n3和n4各自独立地为4‑10的整数；X1、X2、X3和X4各自独立地选自Cl、Br或I；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12各自独立地选自C1‑C4的烷基。采用本发明专利技术的结构如式(IV)所示的化合物作为催化剂，可以用于水溶液或PBS缓冲体系中进行酰胺键及酯键断裂，条件温和，催化效率高，活性好，稳定性好。

Porphyrin derivative and its preparation method and catalyst for substrate and water system interruption method crack amide bond and / or ester bond

The present invention relates to the field of palladium catalysis, discloses a porphyrin derivative and its preparation method and catalyst substrate split amide bond and / or ester bond of aqueous system and interrupt. The structure of the porphyrin derivative is shown in formula (IV), wherein n

【技术实现步骤摘要】
卟啉衍生物及其制备方法和催化剂-底物对和水相体系中断裂酰胺键和/或酯键的方法
本专利技术涉及钯催化领域，具体地，涉及一种卟啉衍生物，一种卟啉衍生物的制备方法，一种催化剂-底物对，以及一种水相体系中断裂酰胺键和/或酯键的方法。
技术介绍
人工合成的金属配合物可以应用于在活体细胞或组织中的催化化学转化。在过去二十年中，针对各种氧化还原反应设计了不同氧化还原催化剂用于癌症和其他疾病的治疗。例如，锰(II)的五元含氮大环配合物在活体内催化超氧化物歧化生成氧气和双氧水，类比超氧化物歧化酶以降低氧化应激。最近，据报道椅形钌、铱配合物分别通过催化谷胱甘肽氧化和利用辅酶NADH催化转移加氢来间接影响细胞内氧化还原平衡。在过去的几年里，无论是从有机钌金属配合物催化烯丙基氨基甲酸酯的断裂、金催化的分子内碳氢键活化，还是到在细胞质或活细胞膜表面进行的钯催化Suzuki-Miyaura、Sonogashira偶联反应，这些非生物反应在应用于生命体系领域方面都取得了重大进展。结合小分子催化剂的优点，设计可以被动扩散进入细胞的用于生物正交的“催化剂/底物”对，非常有望在将来为化学生物学研究提供令人兴奋的新工具。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可以被动扩散进入细胞的用于生物正交的“催化剂-底物”对。现有技术中，用金属钯配合物催化进行酰胺键及酯键断裂的研究并不多，利用水溶性金属钯配合物就更是罕见。本专利技术的专利技术人发现，利用卟啉环的可配位氮原子，将金属钯与卟啉配位并进行季铵盐的修饰成为可溶于水的配合物，随后利用水合肼还原为具有催化活性的零价钯，最终即可实现在室温条件下，催化剂量的金属钯配合物在水溶液或PBS缓冲体系中催化底物分子进行酰胺键或酯键的断裂反应。基于上述发现，完成了本专利技术。具体地，本专利技术提供了一种卟啉衍生物，所述卟啉衍生物的结构如式(I)-(IV)中任意一个所示，其中，n1、n2、n3和n4各自独立地为4-10的整数；X1、X2、X3和X4各自独立地选自Cl、Br或I；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12各自独立地选自C1-C4的烷基。本专利技术还提供了上述卟啉衍生物的制备方法，该方法包括：(1)提供或制备结构如式(I)所示的化合物；(2)将结构如式(I)所示的化合物进行配位反应，以获得结构如式(II)所示的化合物；(3)将结构如式(II)所示的化合物进行季铵化反应，以获得结构如式(III)所示的化合物；(4)选择性地将结构如式(III)所示的化合物与还原剂接触，以使二价钯被还原为零价钯。本专利技术还提供了一种催化剂-底物对，所述催化剂为结构如式(IV)所示的化合物，所述底物为式(VI)、式(VII)和式(VIII)所示化合物中的至少一种；其中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5和Y6各自独立地为O、NH、S和Se中的一种；R13、R14、R16、R17、R19和R20各自独立地为H、碳原子个数为1-5的烷基和碳原子个数为1-5的烷氧基中的一种；R15、R18和R21为给电子基团，优选各自独立地为氢、甲基、乙基、甲氧基和乙氧基中的一种。本专利技术还提供了一种水相体系中断裂酰胺键和/或酯键的方法，该方法包括：使用结构如式(IV)所示的化合物与含有酰胺键和/或酯键的底物进行接触；所述含有酰胺键和/或酯键的底物为式(VI)、式(VII)和式(VIII)所示化合物中的至少一种，其中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5和Y6各自独立地为O、NH、S和Se中的一种；R13、R14、R16、R17、R19和R20各自独立地为H、碳原子个数为1-5的烷基和碳原子个数为1-5的烷氧基中的一种；R15、R18和R21为给电子基团，优选各自独立地为氢、甲基、乙基、甲氧基和乙氧基中的一种。采用本专利技术的结构如式(IV)所示的化合物作为催化剂，可以用于水溶液或PBS缓冲体系中进行酰胺键及酯键断裂，并且具有以下优点：(1)条件温和，室温条件下即具有较强的催化效果；(2)催化效率高，活性好，将钯催化剂的剂量从ppm级别降低到0.1ppm级别(ppm表示10-6，ppm级别即为10-6μM)；(3)稳定性好，本专利技术的式(IV)所述结构的化合物对氧气不敏感，可以在空气中稳定存在，在空气中暴露6小时催化活性没有显著影响；(4)本专利技术的式(IV)所述结构的化合物应用于水相体系，为在生命系统领域的应用提供了可能，极具应用价值。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是化合物3和4的紫外吸收曲线图；图2是化合物3和4的荧光测试曲线图；图3是罗丹明110的紫外吸收和荧光测试曲线图；图4是实施例3中酰胺键断裂实验的荧光测试曲线图；图5是荧光素的紫外吸收和荧光测试曲线图；图6是实施例4中式(VII)所示结构的化合物酯键断裂的荧光测试曲线图；图7是实施例4中式(VIII)所示结构的化合物酯键断裂的荧光测试曲线图；图8是荧光素钠盐的浓度-荧光强度的标准曲线图；图9是实施例5中温度与产率的关系曲线图；图10是实施例5中不同空气暴露时间下催化活性的荧光检测曲线图；图11是实施例5中极稀浓度下催化活性的荧光检测曲线图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供了一种卟啉衍生物，所述卟啉衍生物的结构如式(I)-(IV)中任意一个所示，其中，n1、n2、n3和n4各自独立地为4-10的整数；X1、X2、X3和X4各自独立地选自Cl、Br或I；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12各自独立地选自C1-C4的烷基。根据本专利技术的一种优选的实施方式，n1、n2、n3和n4相同，均为6-10整数；X1、X2、X3和X4相同，均选自Br或I；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12各自独立地为甲基或乙基。根据本专利技术的一种更优选的实施方式，n1、n2、n3和n4均为6，X1、X2、X3和X4均为Br，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12均为甲基。根据本专利技术，在式(II)和式(III)中，Pd(II)指的是Pd的化合价为正二价。在式(IV)中，Pd(0)指的是Pd的化合价为零价。本专利技术还提供了上述式(I)-(IV)所示卟啉衍生物的制备方法，该方法包括：(1)提供或制备结构如式(I)所示的化合物；(2)将结构如式(I)所示的化合物进行配位反应，以获得结构如式(II)所示的化合物；(3)将结构如式(II)所示的化合物进行季铵化反应，以获得结构如式(III)所示的化合物；(4)选择性地将结构如式(III)所示的化合物与还原剂接触，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卟啉衍生物，其特征在于，所述卟啉衍生物的结构如式(I)‑(IV)中任意一个所示，

【技术特征摘要】
1.一种卟啉衍生物，其特征在于，所述卟啉衍生物的结构如式(I)-(IV)中任意一个所示，其中，n1、n2、n3和n4各自独立地为4-10的整数；X1、X2、X3和X4各自独立地选自Cl、Br或I；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12各自独立地选自C1-C4的烷基。2.根据权利要求1所述的卟啉衍生物，其中，n1、n2、n3和n4相同，均为6-10的整数；X1、X2、X3和X4相同，均选自Br或I；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12各自独立地为甲基或乙基；优选地，n1、n2、n3和n4均为6，X1、X2、X3和X4均为Br，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12均为甲基。3.制备权利要求1或2所述式(I)-(IV)所示卟啉衍生物的方法，其特征在于，该方法包括：(1)提供或制备结构如式(I)所示的化合物；(2)将结构如式(I)所示的化合物进行配位反应，以获得结构如式(II)所示的化合物；(3)将结构如式(II)所示的化合物进行季铵化反应，以获得结构如式(III)所示的化合物；(4)选择性地将结构如式(III)所示的化合物与还原剂接触，以使二价钯被还原为零价钯。4.根据权利要求3所述的方法，其中，结构如式(I)所示的化合物由包括以下步骤的方法制备得到：在碱的存在下，将结构如式(V)所示的化合物与通式为X5-Cn5H2n5-X5的二卤代烷烃进行接触；其中，X5选自Cl、Br或I，n5为4-10的整数；优选地，X5选自I或Br，n5为6-10的整数；更优选地，所述二卤代烷烃为1,6-二溴己烷；优选地，结构如式(V)所示的化合物与所述二卤代烷烃进行接触的条件包括：温度为80-110℃，时间为1-6小时；优选地，相对于1mol的结构如式(V)所示的化合物，所述二卤代烷烃的用量为4-10mol，所述碱的用量为4-8mol；5.根据权利要求3所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述配位反应包括：将结构如式(I)所示的化合物与二价钯化合物进行接触；优选地，所述配位反应的条件包括：温度为100-130℃，时间为5-20小时；优选地，所述结构如式(I)所示的化合物与二价钯化合物用量的摩尔比为1：0.8-1.3；优选地，所述二价钯化合物为醋酸钯、二氯化钯和三(二亚苄基丙酮)二钯的至少一种。6.根据权利要求3所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述季铵化反应包括：将结构如式(II)所示的化合物与通式为N(R’)(R”)(R”’)的三胺化合物进行接触，其中，R’、R”和R”’各...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树，王耀坤，吕凤婷，刘礼兵，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11