C-3-吡唑啉基取代的叶绿素类二氢卟吩衍生物的合成

以脱镁叶绿酸-a甲酯为起始原料,通过对E-环、3-位碳碳双键和20-位meso-氢的结构修饰,在二氢卟吩色基上构建和引进不同的官能团,并进一步利用其3-位乙烯基与重氮甲烷的1,3-偶极环加成反应,完成一系列C-3-吡唑啉基取代的叶绿素类二氢卟吩衍生物的合成.同时,讨论了叶绿素衍生物的1,3-偶极环加成反应的的区域选择性与立体选择性.所得新的叶绿素类二氢卟吩衍生物的化学结构均经UV,IR,1H NMR及元素分析得以证实.     

红紫素-18的卤化反应及其二氢卟吩类衍生物的合成

从红紫素-18甲酯开始,通过对其3-位乙烯基和20-meso-位的亲电加成和亲电取代反应,区域选择性地给出相应的氯代或者溴代产物.红紫素-18甲酯与重氮甲烷的1,3偶极环加成反应生成C(3)-吡唑啉基取代的红紫素-18,继续与N-溴代丁二酰亚胺(NBS)和N-氯代丁二酰亚胺(NCS)进行亲电取代反应,生成相应的卤代吡唑啉基取代二氢卟吩.3-吡唑啉基红紫素-18热裂解后的卤代反应则给出3-环丙基-20-卤代二氢卟吩.选择脱镁叶绿酸-a甲酯为另一起始反应物,通过C(3)-乙烯基和E-环结构的一系列化学转换和20-meso-位的溴代反应,区域选择性地得到20-溴代红紫素-18衍生物.新报道的标题化合物均经UV,IR,1H NMR及元素分析证明其结构.     

叶绿素-b的结构修饰及其二氢卟吩类衍生物的合成

在含有5％的硫酸甲醇溶液中,通过去除金属镁离子和酯交换反应将叶绿素-b降解为脱镁叶绿酸-b甲酯,在二苯醚中的热裂解进一步将其转化为焦脱镁叶绿酸-b甲酯.通过乙酸中的空气氧化得到132-羟基脱镁叶绿酸-b甲酯和132-羟基焦脱镁叶绿酸-b甲酯,前者和脱镁叶绿酸-b甲酯在碱性条件下继续与空气中氧分子作用均给出相应的氧化产物.C3-乙烯基与重氮甲烷1,3偶极环加成及热裂解反应生成C3-吡唑啉基和环丙基取代的二氢卟吩衍生物;C7-甲酰基与溴化三苯基苄基鳞的Wittig反应给出C7-苯亚甲基取代的二氢卟吩衍生物.所合成新的二氢卟吩类衍生物均经UV,IR,1HNMR光谱及元素分析证明其结构.与此同时,对相应的反应提出了可能的反应机理.     

(焦)脱镁叶绿酸-a的1,3-偶极环加成反应及其叶绿素类二氢卟吩的合成

以脱镁叶绿酸-a甲酯为起始原料,通过加成、缩合和空气氧化等常见化学反应,在二氢卟吩色基上构建了新的碳碳双键;选择不同的1,3-偶极体与3-位、12-位和外接环烯键进行1,3-偶极环加成反应,完成了一系列具有五元杂环取代的叶绿素类二氢卟吩衍生物的合成,其化学结构均经UV-Vis、IR、MS、1H NMR及元素分析予以证实,并对1,3-偶极环加成反应的区域选择性及其相应的反应机理进行了讨论.     

红紫素-18的化学修饰及其叶绿素类二氢卟吩衍生物的合成

以红紫素-18甲酯及其N-甲氧基二酰亚胺甲酯为起始原料,以氧化苯甲腈或者甲亚胺作为1,3-偶极体,与红紫素-18的3-位乙烯基进行偶极环加成反应,在周环上建立了不同的五元杂环结构;选择芳胺和芳醛缩合而成的含氮二烯与红紫素-18二酰亚胺C(3)-双键实施杂Diels-Alder反应(Povarov反应),得到了3-位芳酰基或者芳烷基取代的开环重排产物;利用20-meso-氢和C(12)-甲基的反应活性,在红紫素-18的二氢卟吩色基上分别完成了亲电取代、空气氧化和类羟醛缩合反应,并在周环的12-和20-位上引进了不同的取代基团,合成了一系列未见报道的叶绿素类二氢卟吩衍生物.其化学结构均经UV,IR,1H NMR,MS及元素分析予以证实.同时,对所涉及的反应机理也进行了相应的讨论.     

具有叶绿素基本碳架的C-3-异噁唑啉基二氢卟吩类衍生物的合成

以脱镁叶绿酸-a甲酯为起始原料,通过3-位乙烯基与氧化苯甲腈和4-取代氧化苯甲腈的1,3-偶极环加成反应,分别得到3-位异噁唑基取代的二氢卟吩衍生物以及其他形式的加成产物,对其脱镁叶绿酸的E-环结构修饰则转换成相应的二氢卟吩-p6衍生物;脱镁叶绿酸-a甲酯经空气氧化和重排反应形成了红紫素-18-内酰胺,再与4-取代氧化苯甲腈进行相同的环加成反应,也以理想的产率生成标题化合物.所得新的二氢卟吩衍生物的化学结构均经UV,IR,1H NMR 及元素分析得以证实,并对相应的反应提出可能的反应机理.     

脱镁叶绿酸的外接环转换与芳环取代叶绿素降解衍生物的合成

从脱镁叶绿酸-a甲酯开始,先行通过1,3-偶极环加成、游离基取代和Wittig成烯等经典反应、在二氢卟吩周环的3-,12-和20-位上构建了能与色基形成不同共轭效应的含芳取代基团,再利用空气氧化、缩合和重排反应实现外接环的结构转化而形成其他各种叶绿素降解结构,完成了一系列未见报道的新型二氢卟吩衍生物的合成,其化学结构均经UV,IR,1H NMR及元素分析予以证实,同时,讨论了周环的化学反应历程、含芳取代基团的共轭效应和大环分子电子光谱的变化规律.     

红紫素-18二酰亚胺的化学反应及其叶绿素类二氢卟吩衍生物的合成

以N-甲氧基红紫素-18二酰亚胺甲酯为起始原料,利用其二氢卟吩大环上的活性反应区域,分别进行了3-位乙烯基的亲电加成和1,3-偶极环加成反应、20-meso-位的亲电取代反应、12-位甲基的空气氧化和亲核取代反应的研究,在红紫素-18二酰亚胺周环上的C(3)-,C(12)-和C(20)-meso-位上构建和引进不同的化学结构和取代基团,完成了11个未见报道的叶绿素类二氢卟吩衍生物的合成,其化学结构均经UV,1H NMR,IR及元素分析予以证实;对相应的化学反应也提出了可能的反应机理     

具有叶绿素-a基本碳架的氯代二氢卟吩衍生物的合成

选择脱镁叶绿酸-a甲酯为起始原料, 经过化学结构修饰转换成其他叶绿素-a衍生物. 以过氧化氢/盐酸、N-氯代丁二酰亚胺(NCS)、氯化氢(或者浓盐酸)为氯化剂, 根据3-乙烯基和20-meso-位的不同化学反应活性, 通过亲电加成和亲电取代反应, 在二氢卟吩环上选择性地引进氯原子, 完成8种未见报道的具有叶绿素-a基本碳架的氯代二氢卟吩衍生物的合成. 所合成的新化合物均经UV, IR, 1H NMR及元素分析证明其结构.     

焦脱镁叶绿酸-a的C(12)-位非甲基化及其叶绿素类二氢卟吩衍生物的合成

以叶绿素降解产物脱镁叶绿酸-a甲酯为起始原料,利用空气氧化反应在12-位上引进甲酰基,再通过氧化、还原、Grignard、Knoevenagel、Cannizzaro和1,3-偶极环加成等经典反应进行官能团转换,并对五元外接E-环实施结构改造,在C(12)-位上分别建立了能与大环色基形成不同共轭程度的酰基、酯基和取代烃基,完成了一系列未见报道的叶绿素类二氢卟吩衍生物的合成,其化学结构均经UV,IR,1H NMR及元素分析予以证实,同时也讨论了C(12)-位非甲基化对叶绿素类四吡咯大环分子所形成的各种影响.     

3-位长链烷基双(单)取代焦脱镁叶绿酸-a甲酯的合成

以焦脱镁叶绿酸-a甲酯(1)为起始原料, 通过E环保护和3-位乙烯基的氧化反应得到卟吩醛2, 与长链烷基溴化镁的Grignard反应将3-位甲酰基转化为1-羟长链烷基, 选用TPAP和N-甲基吗啉N-氧化物混合氧化剂对卟吩仲醇3的羟基进行氧化, 生成3-位烷酰基焦脱镁叶绿酸-a衍生物4, 再与长链烷基溴化镁进行Grignard反应, 得到亲核加成产物卟吩叔醇5和还原产物3; 以对甲苯磺酸催化, 卟吩醇3和5在干燥苯中回流脱水, 分别给出反式结构的3-位长链烷基单或者双取代的焦脱镁叶绿酸-a甲酯衍生物6和7. 所合成的叶绿酸衍生物均经UV, IR, ¹H NMR及元素分析证明其结构.     

NH tautomerism in the natural chlorin derivatives

The NH tautomerism of five Mg-free chlorophyll a and b derivatives 2-6 was studied utilizing NMR spectroscopy and molecular modeling. The results from the dynamic NMR measurements of the chlorins revealed that substituent effects contribute crucially to the free energy of activation (DeltaG(double dagger)) in the NH tautomeric processes. An intermediate tautomer for the total tautomeric NH exchange in a chlorin was observed for the first time, when the (1)H NMR spectra of chlorin e(6) TME (3) and rhodin g(7) TME (4) (TME = trimethyl ester) were measured at lower temperatures. The lower energy barriers (DeltaG(1)(double dagger)) obtained for the formation of the intermediate tautomers of 3 and 4, assigned to the N(22)-H, N(24)-H trans-tautomer, were 10.8 and 10.6 kcal/mol, respectively. The energy barrier (DeltaG(2)(double dagger) value) for the total tautomeric NH exchange in the five chlorins was found to vary from 13.6 kcal/mol to values higher than 18 kcal/mol. The lowest DeltaG(2)(double dagger) value (13.6 kcal/mol) was obtained for rhodochlorin XV dimethyl ester (2), which was the only chlorophyll derivative lacking the C(15) substituent. In the case of chlorins 4 and 5, the steric crowding around the methoxycarbonylmethyl group at C(15) raised the DeltaG(2)(double dagger) activation free-energy to 17.1 kcal/mol. However, the highest energy barrier with DeltaG(2)(double dagger) > 18 kcal/mol was observed for the NH exchange of pyropheophorbide a methyl ester (6), possessing the macrocycle rigidifying isocyclic ring E. Our results demonstrate that the steric strain, arising either from the steric crowding around the bulky substituent at C(15) or the macrocycle rigidifying isocyclic ring E, slows down the NH tautomeric process. We suggest that deformations in the chlorin skeleton are closely connected to the NH tautomeric exchange and that the exchange occurs by a stepwise proton-transfer mechanism via a hydrogen bridge.     

钯催化偶合卟吩-并合杂环顺烯二炔二联体的合成

具有新颖共轭顺-烯二炔结构的天然产物可精巧地引发顺-烯二炔的闭环反应而产生双自由基,从癌细胞DNA糖磷脂骨架上夺取氢原子,促成病变细胞氧化断裂而产生强烈的抗癌功效（比阿霉素抗癌活性大4000倍）。作为保证抗肿瘤疗效的另一重要因素是提高抗癌药物对病变组织的选择性,基于用于光动力疗法（PDT）的抗癌药物卟啉类化合物识别和选择性富集于肿瘤细胞的特殊功能,     

Synthesis of carboxylated chlorophyll derivatives and their activities in dye-sensitized solar cells

Chlorophyll-a derivatives possessing a carboxy group in the substituent at the 3-position were prepared by chemical modification of methyl pyropheophorbide-d bearing the 3-formyl group via a Wittig, Barbier-type, or Knoevenagel reaction. The synthetic carboxylated chlorophyll pigments were employed as dye sensitizers for solar cells and their performances were compared in a conventional device based on a mesoporous titanium dioxide electrode and a liquid electrolyte. The solar power conversion efficiency was suppressed with an increase in the length of the oligomethylene moiety between the chlorin π-system and the carboxy group, while a corresponding π-linked ethenylene spacer enhanced the efficiency.     

Synthesis of 3-nitro-chlorophyll-a derivatives and their electronic absorption/emission data

The formyl group at the 3-position of methyl pyropheophorbide-d, one of chlorophyll-a derivatives, was efficiently transformed to the 3²-cis-unsubstituted/methyl- or 3²-cis-phenyl-3²-trans-nitro-vinyl groups by Henry (nitro-aldol) or nitro-Mannich (aza-Henry) reactions with nitromethane/ethane or nitrophenylmethane, respectively. The introduction of a nitro group at the terminal of the 3-ethenyl moieties directly connected with the chlorin π-system red-shifted and broadened their Qy electronic absorption and fluorescence emission bands in a solution. The fluorescence intensities were largely suppressed by the substitution with the nitro group.     

Synthesis of Derivatives of Chlorin P6 Trimethyl Ester

The Vilsmeier reaction of nickel(II) chlorin P₆ trimethyl ester with 3-dimethyl-aminoacrolein yielded nickel(II) chlorin P₆ 20-(2-formylvinyl) trimethyl ester and nickel(II) chlorin P₆ 3-(1-hydroxyethyl)-3-devinyl-20-(2-formylvinyl) trimethyl ester. Also, the outgrowths of nickel(II) chlorin P₆ 20-(2-formyl) trimethyl ester and nickel(II) chlorin P₆ 3-(2-formylvinyl)-3-devinyl-20-(2-formyl) trimethyl ester were obtained by Vilsmeier reaction with dimethylformamide. By treating the derivatives of nickel(II) 20-(2-formyl)-chlorin and nickel(II) 3-(2-formylvinyl)-20-(2-formyl)-chlorin with trifluoracetic acid, the removal of the central nickel(II) ion was accomplished. The derivatives of 20-(2-formyl)-chlorin and 3-(2-formylvinyl)-20-(2-formyl)-chlorin demonstrated considerable bathochromic shift of the major absorption band in the red region of the optical spectrum.     

脱镁叶绿酸-a甲酯的1,3-偶极环加成及其叶绿素衍生物的合成

以脱镁叶绿酸-a甲酯(1)为起始原料, 利用其3-位乙烯基与重氮甲烷的1,3-偶极环加成反应, 得到3-位氢化吡唑取代的脱镁叶绿酸-a衍生物2, 通过热裂解使得3-位吡唑基开环并重排成环丙基. 碱性条件下, 所生成的3-环丙基取代的卟吩3脱甲氧甲酰基后转化成焦脱镁叶绿酸衍生物4. 选用重氮乙烷为另一偶极体与1进行1,3-偶极环加成反应, 则给出2-甲基环丙基取代的立体异构体卟吩5, 同样经过脱甲氧甲酰基处理, 得到焦脱镁叶绿酸衍生物6. 所合成新叶绿素衍生物2～6均经UV, IR, ¹H NMR及元素分析证明其结构.     

A facile synthesis of cyano-chlorins related to chlorophyll from formyl (pyro)-pheophorbide-α by a tandem transformation of the aldehyde into a nitrile group

A facile synthesis for cyanochlorin related to chlorophyll from a formyl-substituted chlorin, by the oxidation ofmethyl (pyro)pheophorbide-α, was accomplished. These readily available chlorin aldehydes were assembled together with hydroxylamine hydrochloride in a tandem process to produce the corresponding chlorin nitriles inmoderate to good yields. The formation of chlorin nitrile was discussed and a possible mechanism for the corresponding cyanation reaction was tentatively proposed.