Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Фталоцианин
Формула скелета
Шариковая модель
Имена
Другие названия
  • Фталоцианин
  • Пигмент Синий 16
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard100,008,527 Отредактируйте это в Викиданных
UNII
  • InChI = 1S / C32H18N8 / c1-2-10-18-17 (9-1) 25-33-26 (18) 38-28-21-13-5-6-14-22 (21) 30 (35- 28) 40-32-24-16-8-7-15-23 (24) 31 (36-32) 39-29-20-12-4-3-11-19 (20) 27 (34-29) 37-25 / ч1-16H, (H2,33,34,35,36,37,38,39,40) ☒N
    Ключ: IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N ☒N
  • InChI = 1 / C32H18N8 / c1-2-10-18-17 (9-1) 25-33-26 (18) 38-28-21-13-5-6-14-22 (21) 30 (35- 28) 40-32-24-16-8-7-15-23 (24) 31 (36-32) 39-29-20-12-4-3-11-19 (20) 27 (34-29) 37-25 / ч1-16H, (H2,33,34,35,36,37,38,39,40)
    Ключ: IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYAC
  • c12 = cc = cc = c1c3 = nc4 = c5c = cc = cc5 = c (n = c6c7 = cc = cc = c7c (n = c8c9 = c (c (n8) = nc2 = n3) c = cc = c9) = п6) п4
Характеристики
C 32 H 18 N 8
Молярная масса514,552  г · моль -1
Опасности
Пиктограммы GHSGHS07: Вредно[1]
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверятьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Фталоцианина ( Н 2 ПК ) является большим, ароматическим , макроциклическим , органическим соединением с формулой (С 8 Н 4 Н 2 ) 4 H 2 и представляет теоретический или специализированной интерес. Он состоит из четырех изоиндольных единиц, связанных атомами азота. H 2 Pc имеет двумерную геометрию и кольцевую систему, состоящую из 18 π-электронов. Обширная делокализация π-электронов придает молекуле полезные свойства, что позволяет использовать ее в красителях и пигментах. Комплексы металлов, полученные изПК2−
, конъюгированное основание H 2 Pc, ценны в катализе , органических солнечных элементах и фотодинамической терапии .

Свойства [ править ]

СТМ- изображения отдельных молекул фталоцианина, записанные при смещении -2 В (слева) и +1 В (справа). Обратите внимание, что СТМ исследует плотность электронов в полосах HOMO / LUMO, а не в атомных профилях. [2]

Фталоцианин и производные комплексы металлов (MPc) имеют тенденцию к агрегированию и, таким образом, имеют низкую растворимость в обычных растворителях. [3] Бензол при 40 ° C растворяет менее миллиграмма H.
2Pc или CuPc на литр. ЧАС
2Pc и CuPc легко растворяются в серной кислоте из-за протонирования атомов азота, соединяющих пиррольные кольца. Многие фталоцианиновые соединения термически очень стабильны и не плавятся, но могут быть сублимированы . CuPc сублимируется при температуре выше 500 ° C в инертных газах ( азот , CO2). [4] Замещенные фталоцианиновые комплексы часто имеют гораздо более высокую растворимость. [5] Они менее термостабильны и часто не могут быть сублимированы. Незамещенные фталоцианины сильно поглощают свет от 600 до 700  нм , поэтому эти материалы имеют синий или зеленый цвет. [3] Замена может сдвинуть поглощение в сторону более длинных волн, изменяя цвет с чистого синего на зеленый и бесцветный (когда поглощение находится в ближней инфракрасной области ).

Существует множество производных исходного фталоцианина, в которых либо атомы углерода макроцикла заменены на атомы азота, либо периферические атомы водорода замещены функциональными группами, такими как галогены , гидроксильные , аминные , алкильные , арильные , тиоловые , алкокси- и нитрозильные группы. Эти модификации позволяют настраивать электрохимические свойства молекулы, такие как длины волн поглощения и излучения и проводимость. [6]

История [ править ]

В 1907 году было сообщено о неидентифицированном синем соединении, известном как фталоцианин. [7] В 1927 году швейцарские исследователи интуитивно обнаружили фталоцианин меди, медь нафталоцианин и меди octamethylphthalocyanine в попытке конверсии о -dibromobenzene в фталонитрила . Они отметили огромную стабильность этих комплексов, но не дали их дальнейшей характеристики. [8] В том же году фталоцианин железа был обнаружен в компании Scottish Dyes of Grangemouth , Шотландия (позже ICI ). [9] Только в 1934 году сэр Патрик Линстедохарактеризовал химические и структурные свойства фталоцианина железа. [10]

Синтез [ править ]

Фталоцианин образуется в результате циклотетрамеризации различных производных фталевой кислоты , включая фталонитрил , дииминоизоиндол , фталевый ангидрид и фталимиды . [11] В качестве альтернативы, нагревание фталевого ангидрида в присутствии мочевины дает H 2 Pc. [12] Используя такие методы, в 1985 году было произведено около 57 000 тонн (63 000 тонн) различных фталоцианинов. [12]

Чаще синтезируется MPc, а не H 2 Pc из-за большего интереса исследователей к первому. Для получения этих комплексов синтез фталоцианина проводят в присутствии солей металлов. Два фталоцианина меди показаны на рисунке ниже.

Галогенированные и сульфированные производные фталоцианинов меди имеют важное коммерческое значение в качестве красителей. Такие соединения получают путем обработки CUPC с хлором , бромом или олеума .

Приложения [ править ]

Образец фталоцианина меди, демонстрирующий интенсивный цвет, характерный для производных фталоцианина.
Смотрите также: фталоцианин меди

При первоначальном открытии ПК его использование в основном ограничивалось красителями и пигментами. [13] Модификация заместителей, присоединенных к периферийным кольцам, позволяет настраивать абсорбционные и эмиссионные свойства Pc для получения красителей и пигментов различного цвета. С тех пор были проведены значительные исследования H 2 Pc и MPc, что привело к широкому спектру приложений в таких областях, как фотоэлектрическая энергия , фотодинамическая терапия , создание наночастиц и катализ. [14] Электрохимические свойства MPc делают их эффективными донорами и акцепторами электронов. В результате органические солнечные элементы на основе MPc с эффективностью преобразования энергиина уровне или ниже 5%. [15] [16] Кроме того, MPcs использовались в качестве катализаторов окисления метана, фенолов, спиртов, полисахаридов и олефинов; MPcs также могут быть использованы для катализирования образования связи C – C и различных реакций восстановления. [17] Фталоцианины кремния и цинка были разработаны в качестве фотосенсибилизаторов для неинвазивного лечения рака. [18] Различные MPcs также продемонстрировали способность формировать наноструктуры, которые могут иметь потенциальное применение в электронике и биосенсоре . [19] [20] [21] Фталоцианин также используется на некоторых записываемых DVD. [22]

Токсичность и опасности [ править ]

Нет данных об острой токсичности или канцерогенности фталоцианиновых соединений. В LD 50 (крысы, оральные) составляет 10 г / кг. [12]

Родственные соединения [ править ]

Связь фталоцианина с порфириновым макроциклом. Две интрамакроциклические группы N- H опущены.

Фталоцианины структурно связаны с другими тетрапиррольными макроциклами, включая порфирины и порфиразины . Они имеют четыре пиррола -подобных субъединиц , связанные с образованием 16-членное внутреннее кольца , состоящее из переменного углерода и атомов азота. Структурно более крупные аналоги включают нафталоцианины . Пирролоподобные кольца внутри H
2Pc тесно связаны с изоиндолом . И порфирины, и фталоцианины действуют как плоские тетрадентатные дианионные лиганды, которые связывают металлы через четыре выступающих внутрь азотных центра. Такие комплексы формально являются производными Pc2−
, То сопряженное основание из H
2ПК .

Ссылки [ править ]

  1. ^ Pubchem. «Пигмент синий 16» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Архивировано 07 ноября 2017 года . Проверено 8 апреля 2018 .
  2. ^ Яннуцци, Марселла; Тран, Фабьен; Видмер, Роланд; Динел, Томас; Радикан, Кевин; Дин, Юнь; Хаттер, Юрг; Грёнинг, Оливер (2014). «Сайт-селективная адсорбция фталоцианина на наномешах h-BN / Rh (111)» . Физическая химия Химическая физика . 16 (24): 12374–84. Bibcode : 2014PCCP ... 1612374I . DOI : 10.1039 / C4CP01466A . PMID 24828002 . 
  3. ^ а б Гани, Фатемех; Кристен, Джулиана; Риглер, Ганс (2012-02-09). «Свойства растворимости незамещенных фталоцианинов металлов в различных типах растворителей». Журнал химических и технических данных . 57 (2): 439–449. DOI : 10.1021 / je2010215 . ISSN 0021-9568 . 
  4. ^ Вагнер, Ганс Дж .; Loutfy, Rafik O .; Сяо, Чэн-Куо (1982-10-01). «Очистка и характеристика фталоцианинов». Журнал материаловедения . 17 (10): 2781–2791. Bibcode : 1982JMatS..17.2781W . DOI : 10.1007 / bf00644652 . ISSN 0022-2461 . S2CID 96336392 .  
  5. ^ Немыкин, Виктор Н .; Лукьянец, Евгений А. (18.02.2010). «Синтез замещенных фталоцианинов» . Arkivoc . 2010 (1): 136. DOI : 10,3998 / ark.5550190.0011.104 . hdl : 2027 / spo.5550190.0011.104 .
  6. ^ Силы, PF; Hahn, T .; Salvan, G .; Knupfer, M .; Zhu, F .; Зан, DRT; Шмидт, О.Г. (21.04.2016). «Настраиваемые свойства переноса заряда в гетеропереходах металл-фталоцианин» . Наноразмер . 8 (16): 8607–8617. Bibcode : 2016Nanos ... 8.8607S . DOI : 10.1039 / c5nr08671j . ISSN 2040-3372 . PMID 27049842 .  
  7. ^ Браун, А .; Черняк, Дж. (1907). "Uber die Produkte der Einwirkung von Acetanhydrid auf Phthalamid" [О продуктах реакции уксусного ангидрида с фталамидом]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 40 (2): 2709–2714. DOI : 10.1002 / cber.190704002202 . Архивировано 16 сентября 2017 года . Проверено 15 сентября 2015 .
  8. ^ Де Дисбах, Анри; фон дер Вейд, Эдмонд (1927). "Quelques sels complex des o -dinitriles avec le cuivre et la pyridine" [Некоторые комплексные соли о -динитрилов с медью и пиридином]. Helvetica Chimica Acta . 10 : 886–888. DOI : 10.1002 / hlca.192701001110 .
  9. ↑ «Открытие нового пигмента - история Monastral Blue от Imperial Chemical Industries» . colorantshistory.org . Архивировано 25 июля 2009 года . Проверено 18 января 2010 .
  10. ^ Линстед, RP (1934-01-01). «212. Фталоцианины. Часть I. Новый тип синтетических красящих веществ». Журнал химического общества (возобновлено) . 0 : 1016. DOI : 10.1039 / jr9340001016 . ISSN 0368-1769 . 
  11. ^ Сакамото, Кэйити; Оно-Окумура, Эйко (28 августа 2009 г.). «Синтезы и функциональные свойства фталоцианинов» . Материалы . 2 (3): 1127–1179. Bibcode : 2009Mate .... 2.1127S . DOI : 10,3390 / ma2031127 . PMC 5445737 . 
  12. ^ a b c Лёбберт, Герд. «Фталоцианины». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a20_213 ..
  13. ^ Дален, Майлз А. (1939-07-01). «Фталоцианины - новый класс синтетических пигментов и красителей». Промышленная и инженерная химия . 31 (7): 839–847. DOI : 10.1021 / ie50355a012 . ISSN 0019-7866 . 
  14. ^ Claessens, Christian G .; Хан, Уве; Торрес, Томас (2008). «Фталоцианины: от выдающихся электронных свойств до новых приложений». Химический отчет . 8 (2): 75–97. DOI : 10.1002 / tcr.20139 . ISSN 1528-0691 . PMID 18366105 .  
  15. ^ Кумар, Чаллури Виджай; Сфыри, Грузия; Раптис, Димитриос; Стататос, Элиас; Лианос, Панайотис (10 декабря 2014 г.). «Перовскитовый солнечный элемент с дешевым Cu-фталоцианином в качестве материала для переноса дырок» . RSC Advances . 5 (5): 3786–3791. DOI : 10.1039 / c4ra14321c . ISSN 2046-2069 . S2CID 84832945 .  
  16. ^ Yuen, Avery P .; Йованович, Стивен М .; Хор, А-Ми; Кленклер, Ричард А .; Девеньи, Габриэль А .; Loutfy, Rafik O .; Престон, Джон С. (2012). «Фотоэлектрические свойства органических солнечных элементов M-фталоцианин / фуллерен». Солнечная энергия . 86 (6): 1683–1688. Bibcode : 2012SoEn ... 86.1683Y . DOI : 10.1016 / j.solener.2012.03.019 .
  17. ^ Сорокин, Александр Б. (2013-10-09). «Металлические комплексы фталоцианина в катализе». Химические обзоры . 113 (10): 8152–8191. DOI : 10.1021 / cr4000072 . ISSN 0009-2665 . PMID 23782107 .  
  18. ^ МИЛЛЕР, J; БАРОН, Е; СКАЛЛ, H; HSIA, A; БЕРЛИН, Дж; MCCORMICK, T; COLUSSI, V; КЕННИ, М; КУПЕР, К. (2007). «Фотодинамическая терапия с фталоцианиновым фотосенсибилизатором Pc 4: практический опыт доклинических механистических и ранних клинико-трансляционных исследований» . Токсикология и прикладная фармакология . 224 (3): 290–299. DOI : 10.1016 / j.taap.2007.01.025 . PMC 2128784 . PMID 17397888 .  
  19. ^ Каран, Сантану; Basak, Dhrubajyoti; Маллик, Бисванат (2007). «Наночастицы и наноцветки фталоцианина меди». Письма по химической физике . 434 (4–6): 265–270. Bibcode : 2007CPL ... 434..265K . DOI : 10.1016 / j.cplett.2006.12.007 .
  20. ^ Ван Керен, Эдвард; Кость, Алисия; Ма, Чанбао (01.06.2008). «Образование наночастиц фталоцианина в перенасыщенных растворах». Ленгмюра . 24 (12): 6079–6084. DOI : 10.1021 / la800290s . ISSN 0743-7463 . PMID 18479155 .  
  21. ^ Локеш, KS; Shivaraj, Y .; Даянанда, BP; Чандра, Судешна (2009). «Синтез наночастиц родия, стабилизированных фталоцианином, и их применение в биочувствительности цитохрома с». Биоэлектрохимия . 75 (2): 104–109. DOI : 10.1016 / j.bioelechem.2009.02.005 . PMID 19303822 . 
  22. ^ "Mitsui Gold Archival DVD-R и DVD + R" . www.conservationresources.com . Архивировано 26 ноября 2018 года . Проверено 13 апреля 2020 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Общество порфиринов и фталоцианинов
  • Сэр Патрик Линстед: фталоцианины (видео)
  • Журнал порфиринов и фталоцианинов
  • ICI GRANGEMOUTH DISCOVERY ВИДЕО