本发明专利技术属于有机化合物的合成及分离技术领域，具体为一种环己烷取代卟啉钴化合物及其合成方法和用途。具体步骤为：以环己烯作为起始原料，先硝化得到硝基环己烯；得到的硝基环己烯与异氰基乙酸乙酯在碱性条件下进行反应得到4,5,6,7-四氢-9-乙酯基异吲哚；4,5,6,7-四氢-9-乙酯基异吲哚在强碱、高温下脱去酯基得到4,5,6,7-四氢异吲哚；以4,5,6,7-四氢异吲哚和给定的芳香醛为反应物，三氟化硼为催化剂，DDQ为氧化剂合成无金属环己烷取代卟啉，再将无金属环己烷取代卟啉与钴盐进行配位反应得到环己烷取代卟啉钴。本方法合成环己烷取代卟啉钴化合物的步骤简单、操作方便、产率较高，是一种合成具有环己烷取代基卟啉钴化合物的新方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机化合物的合成及分离
，具体为一种环己烷取代卟啉钴化 合物及其合成方法和用途。
技术介绍
随着全球能源危机以及环境污染问题的日益严重，可持续能源的开发利用已越来 越受到各国政府部门和科技研究领域专家学者的高度重视，其中燃料电池因其优越的性能 和环境友好性，一直是可持续能源领域的研究热点。而作为整个燃料电池反应决速步骤的 阴极氧气还原反应则是决定整个燃料电池效率水平的关键，因此研究开发具有较高催化活 性且稳定的氧气还原催化材料已成为多年来燃料电池研究中非常重要的研究课题。研究表 明，扑啉化合物对氧气的还原具有较好的催化效果，目前国际上采用该类化合物作为氧气 还原催化剂的研究方兴未艾，因此研究合成新型的金属卟啉化合物具有重要的学术意义和 应用价值。 到目前为止，已有许多关于取代卟啉配合物的合成和性质研究报道，但是对于在 中位苯环上具有不同性质取代基的环己烷取代卟啉钴化合物还鲜有报道。因此，从分子设 计着手，通过优化合成路线，合成制备新型的环己烷取代卟啉钴化合物是目前有机合成领 域非常具有创新科学意义的工作，并可以为该类化合物的催化应用提供实验基础。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种环己烷取代卟啉钴化合物及其合成方法和用途。 本专利技术所述的一种环己烷取代卟啉钴化合物，其结构通式为： 本专利技术所述的合成环己烷取代卟啉钴化合物的方法，按照下述步骤进行： (1)以环己烯作为起始原料，乙酸乙酯为溶剂，按比例加入亚硝酸钠，乙二醇与碘， 室温下反应24_48h得到硝基环己烯； (2)将步骤（1)得到的硝基环己烯与异氰基乙酸乙酯按比例溶于四氢呋喃中，加入 DBU在室温搅拌8-12h后处理得到4，5，6，7-四氢-9-乙酯基异吲哚； (3)将步骤(2)制备的4，5,6,7-四氢-9-乙酯基异吲哚溶于乙二醇中，按比例加入 氢氧化钾，加热至150_180°C，反应l_2h脱去酯基得到4，5，6，7-四氢异吲哚； (4)以步骤(3)得到的4,5,6,7-四氢异吲哚和芳香醛为起反应物，三氟化硼乙醚为 催化剂，DDQ为氧化剂，合成得到无金属环己烧取代卟啉(butan〇-TpYPP)H2; (5)将得到的（butan〇-TpYPP)H2与10个当量的钴盐溶于氯仿与甲醇的混合溶液中 进行配位反应即得到(butano-TpYPP) Co。 步骤(1)中，所述环己烯:亚硝酸钠：乙二醇:碘物质的量之比为1:5:3:1.5。 步骤(2)中，所述硝基环己烯、异氰基乙酸乙酯和DBU物质的量之比为1:1:2。 步骤(3)中，所述4,5,6，7_四氢-9-乙酯基异吲哚和氢氧化钾物质的量之比为1: 10。 步骤(4)中，所述4,5,6,7-四氢异吲哚、芳香醛、三氟化硼和00〇的物质的量之比为1:1:0.05:4,所述芳香醛的结构式 其中R = CH3，H，C1。 .9 步骤(5)中，所述(butan〇-TpYPP)H2与钴盐物质的量之比为1:10;所述氯仿与甲醇 混合溶液中，氯仿和甲醇的体积比为4:1。 本专利技术所涉及的合成路线为： (1)无金属环己烧取代p卜啉(butan〇-TpYPP)H2的合成路线： (2)环己烷取代卟啉钴(butano-TpYPP) Co的合成路线：本专利技术中，当芳香醛的取代基不同时，所得到的3种新型化合物具有以下分子结构 式： 化合物1为对甲基苯基环己烷取代卟啉钴，分子式C64H6QC 〇N4; 化合物2为苯基环己烷取代卟啉钴，分子式C6QH52CoN4; 化合物3为对氯苯基环己烷取代卟啉钴，分子式C6QH48Cl4C 〇N4。 本专利技术所述的环己烷取代卟啉钴化合物可以作为燃料电池的氧还原催化剂，使分 子氧在较低的电位下通过四电子过程一步还原成水，提高能量利用效率。本专利技术的有益效果： 用本专利技术所述方法合成环己烷取代卟啉钴化合物，步骤简单、操作方便，为制备合 成具有环己烷取代的卟啉钴化合物提供了一种新方法。【附图说明】： 图1为实施例1 -3所得化合物1 -3在二氯甲烷中的的紫外可见光谱图，a-化合物1， b_化合物2, c-化合物3。【具体实施方式】 无金属环己烷取代卟啉的合成，按照下述步骤进行： A.硝基环己烯的合成:在250ml单颈烧瓶中加入亚硝酸钠16.4g(l 19mmol)，乙二醇 9.0g(72mmol)和去离子水20ml，搅拌下通过恒压滴液漏斗滴加150ml溶有环己稀4.0g (24mmol)的乙酸乙酯，然后一次性加入碘12.0g(36mmol)，在室温氮气保护条件下搅拌反应 72h。反应结束后，将反应液转移到分液漏斗中，将有机相用水(300ml)洗涤3次后，再用10 % 硫代硫酸钠水溶液洗涤至溶液由红棕色变为淡黄色，然后用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠 干燥，减压旋蒸除去溶剂得到粗产物。采用200-300目硅胶柱以正己烷/二氯甲烷= 5:1混合 溶剂为洗脱剂进行分离，收集第一个组分，减压旋蒸除去有机溶剂得到的淡黄色液体为目 标产物。 B. 4，5，6，7-四氢-9-乙酯基异吲噪的合成:硝基环己稀（10g，25mmol)加入至500ml 三口烧瓶中，在氮气保护下加入经干燥的四氢呋喃110ml，然后逐滴加入异氰基乙酸乙酯 (3.25ml，25mmol)，滴加完毕将烧瓶置于冰水浴中，向溶液中缓慢滴加1，8_二氮杂二环 [5.4.0H^一碳-7-烯(DBU) (15.2g，50mmol)，滴加完毕后撤去冰水浴，室温条件下继续搅拌 12h。反应结束后，加入lmol/L HC1溶液淬灭反应，减压旋蒸除去有机溶剂。将粗产物溶于氯 仿中，再依次用饱和碳酸氢钠溶液、水、饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥。然后用200-300 目硅胶柱，正己烷/二氯甲烷=1:1混合溶剂作洗脱剂进行色谱分离，收集可在碘缸中显色 的组分，减压旋蒸除去有机溶剂得到目标产物。 C.4,5,6,7-四氢异吲哚的合成:4,5,6,7-四氢-9-乙酯基异吲哚(500mg，2.6mmol) 和乙二醇（20ml)混合后，加入1.45g氢氧化钾，氮气保护。同时将油浴温度控制在172°C，避 光条件下将烧瓶放入油浴中，回流1.5h后立即放入冰水浴中冷却。加入300ml水稀释，用乙 酸乙酯（150ml)萃取3次，合并有机相，然后依次用水和饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减 压旋蒸除去有机溶剂得到粗产物。再用200-300目硅胶柱以二氯甲烷为洗脱剂进行纯化分 离，收集第一个组分，减压旋蒸除去有机溶剂后得到目标产物。 D.无金属环己烷取代卟啉的合成：在500m当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种环己烷取代卟啉钴化合物，其特征在于，结构通式为：其中R＝CH3，H，Cl。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：叶丽娜，房媛媛，薛松林，欧忠平，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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