2. Общие основы синтеза собственно порфиринов

Практически все синтезы порфиринов основаны на двух уникальных реакциях характерных для пирролов, это взаимодействие стабилизированных карбокатионов метиленпиррола с незамещенным α-положением другого пиррола (или α-положением замещенным легко уходящей группой, обычно карбоксильной), или нуклеофильная атака α-незамещенного положения пиррола по двойной связи α-формильной группы другого пиррола.

Если во втором случае реакция необратима, то обратимость реакции в первом случае накладывает ограничения по заместителям в β-положениях пиррольного цикла.

Наращивание цепи полипиррола с помощью приведенных реакций, ее дальнейшее замыкание в циклический тетрапиррол – порфириноген и последующее его окисление приводит к порфиринам.

В зависимости от сложности системы заместителей на периферии порфиринового цикла, в настоящее время разработано большое количество разнообразных методов синтеза порфиринов различающихся начальными линейными предшественниками. В качестве линейных предшественников порфиринов кроме монопирролов могут выступать дипирролы, трипирролы и тетрапирролы соединенные метиленовыми или метиновыми мостиками, а также кето мостиками.

Конденсация пирролов

Конденсацией пирролов можно получить простые симметрично замещенные порфирины. Их синтез может проводиться двумя методами: конденсацией α-незамещенных пирролов с соединениями имеющими содержащую активный углерод группу, которая в дальнейшем будет основой мезо-метиленового мостика (обычно альдегидами или их производными), либо самоконденсацией пирролов имеющих в α-положении уже готовую метиленовую компоненту. Методы схожи между собой, так как в первом случае промежуточным продуктом является α-замещенный пиррол. Следует отметить, что при наличии в β-положениях пиррольного цикла разных заместителей в обоих случаях образуется смесь рандомеров по β-положениям.

Когда проводится реакция конденсации между формальдегидом и несимметрично замещенным по -положениям пирролом образуется смесь рандомерных порфиринов в статистически ожидаемом соотношении 1 : 2 : 4 : 1. Однако соотношение рандомеров в смеси может изменяться, если одна из групп имеет большой объем.

тип I	тип II		тип III		тип IV

Этими методами получают наиболее известные и доступные синтетические порфирины такие как β-октаалкилпорфины и мезо-тетраарилпорфины

R = Me, Et

R = Ar

Если незамещенный пиррол требующийся для синтеза тетраарилпорфиринов относительно доступен, то 3,4-дизамещенные пирролы для синтеза октаалкилпорфинов приходиться получать из ациклических предшественников. Сравнительно недавно практически единственным методом их синтеза являлся метод Кнорра с последующим многостадийным превращением полученного 2-карбэтокси-5-метилпиррола. Однако в настоящее время предпочтение отдается более короткому методу Бартона-Зарда заключающемуся в циклоконденсации активированного олефина с карбэтоксиметиленизонитрилом и последующим превращениям полученного 2-карбэтоксипиррола.

Полученные таким образом 3,4-диалкилпирролы конденсируются с формальдегидом в кислой среде с образованием октаалкилпорфинов, аналогичная самоконденсация 2-метилензамещенных пирролов также приводит к октаалкилпорфинам.

Существует множество разновидностей проведения данных реакций, когда выделяют промежуточно образующийся порфириноген и его окисляют производными бензохинона (орто- и пара-хлоранилы и DDQ)