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卟啉舊稱“?族化合物”。自然界中廣泛存在的一類化合物。具卟啉的基本結構有由四個*吡咯環(huán)通過四個碳原子所構成的一個多雜環(huán)共軛體系的基本結構，在四個吡咯環(huán)的β-位可以各有不同的取代基，且在?環(huán)中間的四個氮原子還可通過共價鍵及配位鍵與不同金屬原子結合。例如，在葉綠素中結合的是鎂；血紅素中結合的是鐵； 維生素B12中結合的則是一類更復雜的分子，?環(huán)中結合的是鈷。
卟啉(Porphyrin)與生命科學密切相關，卟啉化合物廣泛存在于自然界的生命體中，對生命活動起著重要作用。葉綠素、血紅素、維生素B，等都可以看作是金屬卟啉類化合物，它們在生命過程中，對氧的傳遞(血紅蛋白)、貯存(肌紅蛋白)、活化(細胞色素P 450)和光合作用(葉綠素)等起著十分重要的作用。如今，隨著卟啉和金屬卟啉合成的發(fā)展，它們在仿生化學、催化、太陽能利用、特種材料、醫(yī)學和分析化學等方面有著越來越重要的作用和應用。
卟啉是在卟吩環(huán)上擁有取代基的一類大環(huán)化合物的總稱，具有特殊的剛性7c電子離域結構。卟啉的卟吩環(huán)基本上在一個平面上，因此它的性質比較穩(wěn)定。卟吩環(huán)高度共軛的體系極易受到吡咯環(huán)及次甲基的電子效應影響，從而表現(xiàn)為各不相同的電子光譜。在卟啉大環(huán)中，四個氮原子構成了一定空間位置和配位能力的環(huán)境，可與金屬形成穩(wěn)定的金屬卟啉配合物
。如果在卟啉環(huán)上改變取代基、調節(jié)4個氮原子的給電子能力，引入不同的中心金屬離子或者改變不同親核性的軸向配體，就會使卟啉和金屬卟啉具有不同的性質，因而也具有不同的功能。由于卟啉具有特殊的結構和功能，因而被應用在多方面。卟啉及金屬卟啉的基本結構見圖：
卟啉和金屬卟啉化合物的研究對于光合作用、人工開發(fā)太陽能、醫(yī)藥、分子電子學和光化學等許多領域都有重要的意義，有著十分廣闊的應用前景。
由于卟啉具有特殊的結構，在醫(yī)藥上，它可以為光動力學療法(PDT)的光敏劑。所謂光動力學療法，就是利用能夠滯留在病變組織(如癌細胞)中的的光敏劑，在光的照射下產(chǎn)生單線態(tài)氧，摧毀病變組織。從而起到治療作用。此外文獻報道卟啉還具有抗HIV(愛滋病)的功能。一系列卟啉化合物都能夠優(yōu)先被惡性腫瘤吸收和滯留，其中應用較多的是血卟啉(HP)，它的結構如圖：
卟啉化合物可作為有效光敏劑將腫瘤細胞再現(xiàn)于被吸收光譜的光波下，血卟啉衍生物(HPD)具有非常強的熒光效應，且易用一種特殊的維藍排斥試驗來表征，因此，可以用此效應作為組織中惡性腫瘤的診斷工具。
卟啉化合物優(yōu)先積累于癌細胞上后，能產(chǎn)生有效的細胞毒素劑——單線態(tài)氧，從而導致對腫瘤強有力的摧毀。用光敏劑技術治療300多例動物腫瘤，效果是肯定的，小鼠在接收5 mg HP/kg 24 h后照射1 h，治療3次，腫瘤大部分被治愈，且在6個月內未復發(fā)。但目前就PDT而言，尚未找到一種療效好、副作用小的光敏劑。還需進一步探索。
2.卟啉在太陽能電池中的應用
四苯基卟啉(TPP)是結構對稱的共軛分子，較為穩(wěn)定，具有耐酸堿和耐日曬的性質，光牢度達八級。20世紀70年代以來，TPP及其衍生物作為光敏劑在光電電池中越來越受到重視。將一面鍍有SnO 薄層的導電玻璃(Nesa玻璃)，在0．15％ 的TPP氯仿或苯的溶液中浸數(shù)秒鐘，取出后在玻璃表面形成TPP薄層，其厚度為70 nm～80 nm。用溶劑除去沒有SnO 薄層的玻璃面上的TPP。把這樣得到的透明電極放到盛有Fe¨/Fe¨電解質溶液的透明容器里。
有研究發(fā)明了一種可永久存貯反復顯示的高速高密度存貯數(shù)據(jù)的光電方法。將鋅(JB一十二烷基)卟啉制成薄的光電材料，夾在兩片氧化銦電極中間，在電場和光脈沖的同時作用下，通過電子陷阱不斷顯示和消除，達到存貯信息的目的。這種現(xiàn)象稱為“光化學燒空現(xiàn)象(光化學蝕孔)”(PHB)。
由于卟啉化合物結構的特殊性，其金屬配合物所發(fā)生的某些特殊生物化學反應，可作為生物體某些反應機理問題研究的模擬模型。這方面最引人注目的是利用它去模擬單加氧酶P-450，血紅蛋白和肌紅蛋白。在血紅蛋白和肌紅蛋白中，血紅素的中心離子第五位由組氨酸的咪唑基配位，第六位是空位。
蛋白質鏈上的疏水氨基酸殘基構成疏水的“口袋”，既可防止電子從亞鐵離子向氧分子的轉移，又可防止質子的進入，所以血紅蛋白和肌紅蛋白至今仍是水溶液介質中最好的載氧體。人們運用金屬卟啉化合物作為模型，首先合成了血紅蛋白和肌紅蛋白的模型物。并發(fā)現(xiàn)這些嵌入的卟啉絡合物至少在水存在下也能與分子氧可逆結合。
卟啉或金屬卟啉與環(huán)糊精的包結作用研究在卟啉化學以及人工酶模擬中占有不可低估的地位。環(huán)糊精與卟啉的包結作用中，環(huán)糊精的作用類似于蛋白質附屬物，包結卟啉后，給卟啉提供一個疏水性的環(huán)境，阻礙了卟啉進一步形成聚集體，而且像一個分子貨車一樣，將卟啉運送到適當?shù)募毎h(huán)境中去。
卟啉的部分結構單元被包含于環(huán)糊精的腔體中，仍然顯示了它在自然狀態(tài)下的性質因此，卟啉與環(huán)糊精的包結可作為一類新的人工酶模型。此外，用有機合成的手段將環(huán)糊精合成到卟啉分子上，是模擬酶的一個新的模型。
自然界中的金屬卟啉配合物都是與蛋白質或生物膜組裝后才發(fā)揮其功能的，因此金屬卟啉配合物的超分子自組裝研究也就成了卟啉仿生化學的熱門課題 。在漫長的生物進化過程中，自然界選擇了卟啉生色團來捕獲太陽能(葉綠素)和運送氧氣(血紅素蛋白)一定有其深奧的科學道理。
金屬卟啉配合物自組裝超分子的研究為人們尋找更加有效的仿生卟啉和探索生命系統(tǒng)中卟啉超分子的化學物理機制提供了新的途徑。根據(jù)對自然界卟啉結構與功能的認識，對其特征進行簡化處理來構筑功能超分子組裝物理器件是一個很有前途的研究方向。例如，人們已積累了許多關于延長卟啉給體一受體分子光
超分子化學是分子間鍵的化學，近十多年來得到迅速的發(fā)展。卟啉是一類重要的分析試劑，也是超分子化學中研究極為活躍的一類環(huán)狀化合物。卟啉及其金屬配合物、類似物的超分子功能已應用于生物相關物質分析，并展示了更加誘人的景。卟啉及其金屬配合物種類繁多，分子具有剛性結構，周邊功能的位置和方向可加以控制，且分子有較大表面，其軸向配體周圍的空間大小和相互作用的控制余地較大。故作為受體有顯著優(yōu)點，可進行分子大小、形狀、功能團和手性異構體的識別。
如今隨著卟啉和金屬卟啉研究的不斷深入和發(fā)展，已有卟啉和金屬卟啉化合物作為保健品上市，例如我國自行研制的補血保健品紅桃K等就是主要以卟啉鐵為成分制備而成的。鋅原卟啉(ZPP)是血紅蛋白(Hb)合成時形成的一種微量的正常代謝產(chǎn)物。臨床上經(jīng)常用其評價鐵的營養(yǎng)狀況和輔助診斷鉛中毒。但新近研究表明，這可能只是其用途的一部分。
通過與血紅素氧化酶(HO)的競爭性抑制作用，ZPP可以調節(jié)Hb的分解代謝，影響一氧化碳(CO)和一氧化氮(NO)的代謝，在控制新生兒膽紅素(BR)形成，預防高BR血癥方面也具有潛在的治療作用。給新生兒靜脈注射非鋅的其他金屬卟啉化合物可使其迅速分布到全身，數(shù)小時后肝、腎、脾的HO即可被抑制，而它從人體循環(huán)中能較快被清除。
通常采用兩種方法合成卟啉：
1)Alder法，以吡咯和苯甲醛為原料，在回流的丙酸反應60 min合成卟啉。
2)郭燦城法，以吡咯和苯甲醛為原料，以DMF為溶劑，在無水A1C1 催化的條件下，進一步反應合成卟啉：
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