5,10,15,20-Тетрафенилпорфирины

Широко применяемая на практике методика синтеза тетрафенилпорфирина и его фенильных производных состоит в циклоконденсации пиррола с бензальдегидами, катализируемой кислотами:

Чередующиеся простые и двойные связи центрального ядра молекулы приведены для наглядности, но следует понимать, что такое изображение молекулы не соответствует ее структуре. Порфирины ароматические соединения и все связей С-С в первом приближении имеют одинаковую длину, 136 -144 пм. Размеры связей С-N и С-NН также близки и соответствуют ароматическому строению порфиринов. Поэтому целесообразно строение ядра порфиринов изображать, как это показывает структура А.

Пиррол неустойчив в присутствии кислот. Его протонирование ведет к неконтролируемому образованию смолистых полимерных продуктов переменного состава. Эта побочная реакция снижает выход порфиринов при конденсации пиррола с альдегидами.

Механизм циклоконденсации, ведущей к образованию порфиринов, иллюстрирует представленная ниже схема. Протонирование альдегида резко увеличивает электрофильный характер карбонильного атома углерода, что наглядно показывает правая резонансная структура:

Типичные реакции пиррола – реакции электрофильного замещения, которые идут по α-положению:

Образующийся спирт при каталитической действии кислоты отщепляет воду с образованием нового электрофильного реагента, который взаимодействуя с новой молекулой пиррола, образует замещенный α,α-дипирролил­метан:

Повторение этих реакций ведет к образованию тетрамера пиррола. Если заместители R имеют сравнительно большие размеры, например фенил, тетрамер приобретает свернутую конформацию, благоприятствующую реакции циклизации. При этом образуется порфириноген, который быстро окисляется кислородом воздуха и превращается в порфирин: