解永树课题组《德国应用化学》：异卟啉领域研究新进展

qingxue

卟啉是一种普遍存在的天然产物，具有突出的生理活性和光电性能，在催化、能源、材料、生物和医学等领域应用广泛。近年来，结构新颖、性能独特的新型异卟啉化合物得到了研究者的广泛关注。我校费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心的解永树教授团队在异卟啉领域取得重要进展，相关研究成果“N-Confused Phlorin-Prodigiosin Chimera: meso-Aryl Oxidation and π-Extension Triggered by Peripheral Coordination”发表于《德国应用化学》。

       通过改变卟啉四吡咯大环框架而发展起来的错位卟啉、扩展卟啉、杯吡咯和卟啰啉等异卟啉，在离子识别、超分子组装、荧光探针、多金属配位、近红外功能染料等领域具有独特的优势和良好的应用前景。其中，卟啰啉含有一个sp3杂化的meso位碳原子，该饱和亚甲基桥破坏了大环的整体芳香性和平面性，但同时也赋予其诸多特殊性能，如阴离子识别、稳定高价态金属、电化学催化等特性。解永树教授课题组在卟啰啉骨架基础上，成功引入错位吡咯单元，合成了含有二吡咯烯侧臂的错位卟啰啉化合物，并通过环内、环外金属配位，成功调控其反应特性，得到了一系列新型异卟啉化合物，实现了较强的近红外吸收及特定阴离子的识别。同时，利用配位活化策略，通过硼配位，在温和条件下，将二乙氨基乙烯基引入卟啉框架，而Pd配位则活化了空间位置邻近的苯环，实现苯环的羟基化。上述结果为发展相关有机合成方法提供了新的思路。基于金属配位调控反应性能的策略，可进一步设计、合成结构独特与性能优异的新型异卟啉化合物，应用于有机光电功能材料等领域。
       近年来，解永树教授课题组在新型卟啉及异卟啉分子设计、合成与功能化研究领域取得了一系列重要成果（JACS, 2019, 141, 5294; Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 5925; Chem. Sci., 2019,10, 2186; Chem. Rev., 2017, 117, 2203; Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55,3063; JACS, 2015, 137, 14055; Chem. Soc. Rev., 2015,44, 1101; Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 10955; Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 14069; JACS, 2013, 135, 19119）。
      该研究主要是由博士研究生苏光县在解永树教授和李成杰副教授指导下完成，机理研究和电化学测试等方面得到校内伍新燕教授、沙风副教授和李大伟教授的支持，理论计算方面得到瑞典皇家理工学院Hans Ågren教授课题组大力帮助。此外，特别感谢日本九州大学Hiroyuki Furuta教授在光谱测试等方面的帮助。
      该研究得到了田禾院士的悉心指导，并受到国家自然科学基金、上海科技重大专项、上海科技国际合作以及上海高校特聘教授（东方学者）等项目的支持。
      原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201913290

      卟啉
      卟啉（读音：bǔ lín）porphyrin(s)是一类由四个吡咯类亚基的α-碳原子通过次甲基桥（=CH-）互联而形成的大分子杂环化合物。其母体化合物为卟吩（porphin，C20H14N4），有取代基的卟吩即称为卟啉。卟啉环有26个π电子，是一个高度共轭的体系，并因此显深色。“卟啉”一词是对其英文名称porphyrin的音译，其英文名则源于希腊语单词，意为紫色，因此卟啉也被称作紫质。许多卟啉以与金属离子配合的形式存在于自然界中，如含有二氢卟吩与镁配位结构的叶绿素以及与铁配位的血红素。卟啉或经过修饰的卟啉可以与铁、钴、铝等金属配位，在助催化剂的共同作用下催化二氧化碳与环氧化合物共聚。人体内卟啉积累过多时会造成卟啉病，也称紫质症。
       通常卟啉分为两类，第一类：脂溶性卟啉化合物，通常溶于有机溶剂，如氯仿，二氯甲烷，乙酸乙酯，苯等脂溶性溶剂，在石油醚，正己烷等溶解度很小；第二类： 水溶性卟啉化合物，通常溶于水，甲醇，乙醇，丙酮，乙腈等亲水性有机溶剂中。 卟啉化合物的熔点通常大于300度， 紫红色固体粉末或结晶固体，具有一定的光敏性质，在紫外或可见光作用下，能有效释放单线态氧。
       解永树，1971 年 10 月出生于安徽庐江。1998 年于浙江大学化学系获博士学位，导师为林瑞森教授。同年到中国科技大学化学系刘清亮教授研究组从事博士后研究。2000 年 7 月留校任副教授。2003 年至 2007 年间，先后到台湾大学彭旭明教授研究组，日本九州大学 Hiroyuki Furuta 教授研究组以及日本国立材料研究所 Katsuhiko Ariga 与 Jonathan P. Hill 教授研究组作访问研究。2007 年 8 月回国，被聘为华东理工大学化学与分子工程学院教授，现为“精细合成化学与分子工程”硕士点导师组组长。