Transcript Właściwości i synteza chloryn

Właściwości i synteza chloryn
Michał Gałęzowski
Zespół X
Porównanie porfiryn i chloryn
N
NH
HN
N
porfiryna
N
N
NH
N
izobakteriochloryna
N
NH
HN
N
chloryna
N
NH
HN
N
bakteriochloryna
Aromatyczność chloryn
N
N
N
NH
N
NH
HN
N
HN
N
N
HN
•Liczba elektronów p = 18 (spełnianie reguły Huckla)
•Płaska budowa
Chloryny w przyrodzie
• Kompleksy chloryn jonami Mg2+ są główną
częścią aparatu fotosyntetycznego u roślin
(chlorofil a i b), a kompleksy
bakteriochloryn u bakterii (chlorofil c, d, e)
• Kofaktory enzymów redoks u bakterii
(hem d)
• Hormony u organizmów morskich (bonelina)
Struktura aparatu fotosyntetycznego u
bakterii Rhodopseudomonas palustris
Isaacs N. W., Science, 302, 1969 (2003)
Struktura fotosystemu I u roślin
Fromme P., Witt H. T., Nature, 411, 909 (2001)
Synteza totalna chlorofilu
A cH N
NH2
N
Et
Et
S
NH
HN
HN
Et
NH
1 . H C l, M eO H
2 . I 2 , H C l, M eO H
C H 2 C l 2, rt
N
HN
N
NH
N
3 . A c 2O , P y
NH
NH
N
C O 2M e
C O 2M e
C O 2M e
C O 2M e
C O 2M e
M eO 2C
M e O 2C
M eO 2C
C O 2M e
Woodword et all, J. Am. Chem. Soc., 1960, 82, 3800
Woodward R. B., Pure Appl. Chem. 1960, 2, 383
Woodword R. B., Angew. Chem., 1960, 72, 651
Synteza totalna chlorofilu cd.
A cH N
A cH N
A cH N
Et
N
Et
HN
N
O 2 , A cO H , 
Et
HN
N
HN
N 2 , A cO H , 
NH
N
NH
C O 2M e
M eO 2C
C O 2M e
N
NH
N
C O 2M e
E tO 2 C
C O 2E t
M eO 2C
O
O
O
Woodword et all, J. Am. Chem. Soc., 1960, 82, 3800
Woodward R. B., Pure Appl. Chem. 1960, 2, 383
Woodword R. B., Angew. Chem., 1960, 72, 651
Synteza chloryn
• Z porfiryn
– Redukcja porfiryn
– Utlenianie porfiryn
– Inne reakcje porfiryn
•
•
•
•
Cyklizacja tetrapiroli
Synteza z porfirynogenu
Kondensacje 2 + 2
Kondensacja 3 + 1
Redukcja porfiryn
Et
Et
Et
Et
Et
N
Et
Et
Et
HN
N
N 2H 2
NH
Et
Et
Et
Et
11 %
N
Et
N
HN
N a, 1-pentanol
M = C lF e(III)
N
Et
Et
Et
Et
Et
N
M
3-m etylopirydyna
M = 2H
N
Et
Et
NH
N
Et
Et
Et
Et
47 - 70 %
Whitlock H. W. et all, J. Am. Chem. Soc., 1969, 91, 7485
Et
Utlenianie porfiryn
Et
Et
Et
Et
N
Et
OH
HO
Et
Et
HN
N
HN
O sO 4, py
NH
N
NH
Et
Et
Et
Et
Et
Et
Et
Et
H 2O 2, H 2S O 4
Et
H 2SO 4, SO 3
Et
O
OH
HO
Et
NH
Et
Et
Et
HN
N
N
NH
Et
Et
Et
75%
Et
Et
N
N
Et
20 %
HN
N
Et
Et
Et
Et
Inhoffen H. H. et all, Liebigs Ann. Chem., 1969, 725, 167
Bonnet R., Nizhnik A. N., J. Chem. Soc., Chem. Comm., 1984, 1047
Inne reakcje porfiryn
Et
(kondensacja porfiryn z karbenami)
Et
Et
E tO 2 C
Et
Et
Et
Et
N
N
N
E tO 2 C C H N 2
Cu
N
Et
Cu
b en zen , C u I, 
60 %
N
Et
N
N
N
Et
Et
Et
Et
Et
Et
E tO 2 C
Et
Et
50 %
Et
Et
E tO 2 C
Et
Et
N
Et
Et
N
N
Cu
N
Cu
N
N
Et
Et
Et
Et
Slady
N
N
Et
Et
Et
Et
Slady
Callot H. J., Johnson A. W., Sweeney A., J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1973, 1424
Inne reakcje porfiryn cd. 1
(reakcja Dielsa – Aldera)
C O 2E t
E tO 2 C
E tO 2 C
C O 2E t
N
N
HN
E tO 2 C
HN
N
HN
C O 2E t
NH
M e O 2 C (H 2 C ) 2
N
55%
(C H 2 ) 2 C O 2 M e
NH
M e O 2 C (H 2 C ) 2
N
NH
(C H 2 ) 2 C O 2 M e
M e O 2 C (H 2 C ) 2
N
(C H 2 ) 2 C O 2 M e
Morgan A. R., Schrerrer-Pangka V., Dolphin D., J. Soc. Chem, Chem. Comm., 1984, 1047
Inne reakcje porfiryn cd. 2
Ph
(addycja malonianu dietylu lub
malononitrylu)
NC
CN
Ph
NC
N
Ph
N
NC
M
N
Ph
M =N i
E tO 2 C
N
Cu
N
C O 2E t
C O 2E t
Ph
N aO M e, nadm iar
T H F , M eO H
tem p. w rzenia
12%
N
Ph
M = Cu
D B U (2 eq), T H F , I-P rO H
tem p w rzenia 40%
N
Ph
NC
CN
Ph
N
Ph
C O 2E t
N
N
Ph
Ph
Ni
N
N
Ph
Jaquinod, L., Gros, C., Khoury, R. G., Smith K. M., J. Chem. Soc. Chem. Comm., 1996, 2581
Inne reakcje porfiryn cd. 3
(„addycja metanu” do porfiryny)
Cl
Et
Et
Et
Et
Cl
Et
Et
Et
Et
N
Cl
HO
Et
Et
N
N
N
HN
1.N aB H 4
Sn
A lB r 3
N
2.H +
N
NH
N
HO
Et
Et
Et
N
C H C l3
Sn
N
Et
HO
OH
N
Et
Et
Et
Et
Et
Et
Et
Et
Et
4 2%
Et
Furhop, J, -H., Lumbantobing, T., Tetrahedron Lett, 1970, 3771
Inne reakcje porfiryn cd. 4
(reakcja hydroksyalkiloporfiryn)
HO
R
O
R
M e2N
N
HN
N
M eC (O M e) 2 N M e 2
HN
o-ksylen, tem p. w rzenia
NH
N
NH
M e O 2C
C O 2M e
N
M eO 2C
C O 2M e
R=M e
R = C 6 H 13
82%
81%
Haake G., Hoper F., Meier A., Montforts F.-P.,
Scheurich G., Zimmermann G., Liebigs. Ann Chem., 1992, 325
Inne reakcje porfiryn cd. 5
(anulacja z bocznym łańcuchem
zawierającym grupę karbonylową)
CHO
Et
Et
Et
Et
Et
Et
Et
Et
Et
N
N
M e2N
Et
N
CHO
1 . P O C l3
2. H O -
N
Et
Et
Et
Et
Et
N
H+
HN
Cu
Cu
N
N
Et
N
N
NH
Et
Et
Et
Et
N
Et
Et
Et
7 0%
Et
Vicente M. G. H., Smith K., J. Org. Chem., 1991, 4407
Inne reakcje porfiryn cd. 6
(wewnątrzcząsteczkowa reakcja Vilsmaier’a)
A cH N
Et
N
NH
Et
HN
Et
N
N
P O C l 3 , py
N
HN
NH
Et
Et
51%
N
Et
Collier G. L., Jackson A. H., Kenner G. W., J. Chem. Soc C, 1967, 66
Cyklizacja tetrapiroli
Br
Et
N
N
NH
N
Et
N
1. C u(O A c) 2 , M eC N , 
2. T F A , H 2 S
NH
HN
N
7%
Et
Et
(C H 2 ) 2 C O 2 M e
(C H 2 ) 2 C O 2 M e
(C H 2 ) 2 C O 2 M e
(C H 2 ) 2 C O 2 M e
M eO
M e O 2C
M e O 2 C (H 2 C ) 2
N
N
NH
N
T F A , i-P rN E t2
T H F , h
85%
N
M eO 2C
NH
HN
N
M e O 2 C (H 2 C ) 2
Battersby A. R. et all, J. Chem. Soc., Chem. Comm., 1981, 524; 1983, 1235
Synteza z porfirynogenu
Et
Et
Et
Et
Et
NH
HN
NH
HN
N
2. T F A , 20 o C
Et
Et
Et
N E t 3 , ksylen, 145 o
Et
Et
Et
1. C oC l 2 , A cO H ,
Et
Et
Et
Et
HN
NH
N
N
Et
Et
19%
HN
NH
Et
Et
Et
N
Et
Et
Et
10%
Et
bacteriochloryny i izobakteriochloryny - 30%
Angst C., Kajiwara M., Zass E., Eshenmoser A., Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 1980, 19, 140
Kondensacja 2 + 2
Et
Et
Et
NH
Et
Et
Et
HN
OHC
CHO
1. T sO H , M eO H ,
C H C l3
N
N
T F A , 55 o C
NH
N
Zn
C O 2H
NH
2. N a 2 C O 3, H 2 O
3. Z n(A cO ) 2
N
N
N
HN
HN
C O 2M e
C O 2M e
C O 2M e
Burns D. H., Caldwell T. L., Burden M. W., Tetrahedron Lett., 1993, 2883
Burns D. H., Li Y. H., Shi D. C., Delney M O., J. Chem. Soc. Chem. Comm., 1998, 1677
Kondensacja 3 + 1
Et
CHO
Et
Et
NH
M eO 2C
C O 2M e
OHC
HN
Et
C O 2M e
N
HN
M e O 2C
NH
1. N a 2 C o 3 , H 2 O
HN
2. Z n(A cO ) 2 , 55 o C
NH
N
3. T F A
M eO 2C
M e O 2C
46%
Burns D. H., Shi D. C., Lash T. D., J. Chem. Soc. Chem. Comm., 2000, 299-300
Podsumowanie
• Synteza chloryn w porównaniu z porfirynami nie
jest dobrze rozwinięta, brak jest metod którymi
można zsyntetyzować większe ilości tych
związków
• Możliwości zastosowania chloryn są bardzo
szerokie:
–
–
–
–
Terapia fotodynamiczna
Ogniwa słoneczne
Leki
...
Moje badania
R
Z
R
Z
Z
N
HN
Z
N
HN
reak cja
NH
N
D ielsa - A ld era
NH
N