Фталоцианин меди
| |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК
(29 H ,31 H -фталоцианинато(2-)- N 29, N 30, N 31, N 32)медь(II)
| |
| Другие имена
Фталоцианин меди(II)
Монастральный синий Фталоцианин синий Фтало синий Тало синий Пигмент Синий 15 | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| КЭБ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.005.169 |
ПабХим CID
|
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| С 32 Н 16 Cu N 8 | |
| Молярная масса | 576.082 g·mol −1 |
| Появление | темно-синий сплошной |
| Родственные соединения | |
Другие катионы
|
Фталоцианин свинца(II) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
| Фтало синий | |
|---|---|
 Порошок фталоцианинового синего пигмента | |
 Цветовые координаты | |
| Шестнадцатеричный тройник | #000F89 |
| sRGB Б ( р , г , б ) | (0, 15, 137) |
| ВПГ ( ч , с , v | (233°, 100%, 54%) |
| CIELCh уф ( L , C , h ) | (16, 61, 265°) |
| Источник | Мать всех HTML-диаграмм Color(u)r |
| Дескриптор ISCC – NBS | Ярко-синий |
| B : Нормализовано до [0–255] (байт). H : Нормализовано до [0–100] (сотня). | |
Фталоцианин меди (CuPc), называемый также фталоцианиновым синим , фталоцианином и многими другими названиями , представляет собой яркий кристаллический синтетический синий пигмент из группы красителей на основе фталоцианинов . Его блестящий синий цвет часто используется в красках и красителях . Его высоко ценят за его превосходные свойства, такие как светостойкость, тонирующая способность, укрывистость и устойчивость к воздействию щелочей и кислот . Он имеет вид синего порошка, нерастворимого в большинстве растворителей, включая воду.
История
[ редактировать ]Открытие фталоцианинов металлов можно объяснить наблюдением интенсивно окрашенных побочных продуктов реакций фталевой кислоты (бензол-1,2-дикарбоновой кислоты) или ее производных с источниками азота и металлов. CuPc (фталоцианин меди) был впервые получен в 1927 году реакцией цианида меди (I) и о -дибромбензола , в результате которой в основном образуется бесцветный фталонитрил, а также ярко-синий побочный продукт. Пару лет спустя сотрудники компании Scottish Dyes наблюдали образование следов фталоцианиновых красителей при синтезе фталимида по реакции фталевого ангидрида и аммиака в присутствии металлического железа. В 1937 году DuPont начала производство синего фталоцианина меди в США под торговым названием Monastral Blue после того, как он был ранее запущен в продажу в Великобритании ( ICI ) и Германии ( IG Farbenindustrie ) в 1935 году. [1]
Возникли трудности с образованием устойчивых дисперсий с первыми альфа-формами, особенно в смесях с рутил- титаном , где синий пигмент имел тенденцию к флокуляции . Бета-форма была более стабильной, как и улучшенная стабилизированная альфа-форма. Сегодня доступно еще больше изомерных форм.
Синонимы и торговые названия
[ редактировать ]Вещество, получившее название ИЮПАК (29 H ,31 H -фталоцианинато(2-)- N 29, N 30, N 31, N 32)медь(II), известно под многими названиями. [2] такие как монастральный синий , фтало-синий , гелио-синий , [3] тало синий , Винзорский синий , [4] фталоцианиновый синий , CI пигмент синий 15:2 , [5] [6] фталоцианин меди синий , [7] тетрабензопорфиразин меди , [8] Cu-фталосиний , [9] ПБ15.2 , [10] [11] [12] ДИ 74160 , [13] [14] [15] и British Rail Blue. [16] Существует множество других торговых названий и синонимов. [17] Также используется аббревиатура «CuPc». [18]
Производство
[ редактировать ]Два производственных процесса приобрели коммерческое значение для производства фталоцианина меди:
- Фталонитрильный . процесс, в основном используемый в Германии
- Процесс фталевый ангидрид / мочевина , разработанный в Великобритании и США.
Оба подхода могут быть реализованы либо без (процесс запекания), либо с использованием растворителя (процесс с растворителем). Более высокие выходы могут быть достигнуты при использовании процесса растворителя (> 95%), чем при использовании процесса обжига (от 70 до 80%), так что процесс растворителя изначально вызывает больший интерес. Однако последние тенденции показывают обратную тенденцию в процессе выпечки, главным образом, по экономическим и экологическим соображениям (отсутствие растворителей, более короткое время выполнения).
Фталонитриловый процесс
[ редактировать ]Этот подход включает нагревание фталонитрила с солью меди, обычно хлоридом меди (I), при температуре от 200 до 240 °C. Уравнение брутто-реакции фталонитрила можно записать следующим образом:
Процесс фталевого ангидрида/мочевины
[ редактировать ]Уравнение брутто-реакции фталевого ангидрида и мочевины можно записать следующим образом:
Приложения
[ редактировать ]
Катализ
[ редактировать ]Металлофталоцианины уже давно изучаются в качестве катализаторов окислительно-восстановительных реакций. Областями интересов являются реакции восстановления кислорода и обессеривание газовых потоков путем удаления сероводорода . [ нужна ссылка ]
Краситель
[ редактировать ]Благодаря своей стабильности фталосиний также используется в чернилах , покрытиях и многих пластмассах . Пигмент нерастворим и не имеет тенденции к миграции в материале. Это стандартный пигмент, используемый в печатной краске и упаковочной промышленности. В 1980-х и 1990-х годах только в Японии промышленное производство составляло порядка 10 000 тонн в год. [17] Пигмент представляет собой пигмент, производимый в самом большом объеме. [19]
Все крупные производители художественных пигментов производят варианты фталоцианина меди, имеющие индекс цвета PB15 (синий) и индексы цвета PG7 и PG36 (зеленый) .
Распространенный компонент в палитре художника, фталосиний — холодный синий с уклоном в зеленый. Он имеет интенсивную цветовую стойкость и легко перебивает смесь в сочетании с другими цветами. Это прозрачная морилка, которую можно наносить в технике лессировки.
Он присутствует во многих продуктах, [20] например, кондиционер для волос с нанесением цвета, [21] гелевые ручки, патчи для глаз, парфюмерия, шампунь, средства по уходу за кожей, мыло, солнцезащитный крем, чернила для татуировок, [22] зубная паста, [23] и даже красители для газона. [24]
Исследовать
[ редактировать ]CuPc часто исследовался в контексте молекулярной электроники . Он потенциально подходит для органических солнечных элементов из-за его высокой химической стабильности и равномерного роста. [25] [26] CuPc обычно играет роль донора электронов в солнечных элементах на основе донора/ акцептора . Одной из наиболее распространенных донорно-акцепторных архитектур является CuPc/C 60 ( бакминстерфуллерен ), которая быстро стала модельной системой для изучения малых органических молекул. [27] [28] Эффективность преобразования фотонов в электроны в такой системе достигает примерно 5%.
CuPc также исследовался в качестве компонента органических полевых транзисторов . [29] Фталоцианин меди (CuPc) был предложен для хранения данных в квантовых вычислениях из-за продолжительного времени, в течение которого его электроны могут оставаться в суперпозиции. [30] CuPc можно легко переработать в тонкую пленку для использования в производстве устройств, что делает его привлекательным кандидатом на создание кубитов . [31]
Производные и родственные соединения
[ редактировать ]Примерно 25% всех искусственных органических пигментов являются производными фталоцианинов. [32] Медные фталоцианиновые красители производятся путем введения солюбилизирующих групп, таких как одна или несколько функциональных групп сульфоновой кислоты . Эти красители находят широкое применение в различных областях крашения тканей (Прямые красители для хлопка ), при центрифугировании и в бумажной промышленности . Прямой синий 86 представляет собой натриевую соль CuPc- сульфоновой кислоты , тогда как прямой синий 199 представляет собой четвертичную аммониевую соль CuPc-сульфоновой кислоты. Четвертичные аммониевые соли этих сульфоновых кислот используются в качестве сольвентных красителей из-за их растворимости в органических растворителях , таких как Solvent Blue 38 и Solvent Blue 48. Краситель, полученный из фталоцианина кобальта и амина, представляет собой фталогенный краситель IBN. 1,3-Дииминоизоиндолен, полупродукт, образующийся при производстве фталоцианина, в сочетании с солью меди дает краситель ГК 161.
Фталоцианин меди также используется в качестве исходного материала для производства фталоцианина зеленого G.
Другими родственными и коммерчески доступными фталоцианиновыми синими пигментами являются:
- Пигмент Синий 16 – фталоцианин без металлов.
- Пигмент Синий 75 – кобальта . фталоцианин
- Пигмент Синий 79 – алюминия. фталоцианин
Структура, реакционная способность и свойства
[ редактировать ]
Фталоцианин меди представляет собой комплекс меди (II) с сопряженным основанием фталоцианина , т.е. Cu 2+ ПК 2− . Описание аналогично описанию медных порфиринов, которые также формально получаются двойным депротонированием порфиринов. CuPc принадлежит к D 4h точечной группе . Он парамагнитен, имеет один неспаренный электрон на молекулу.
Вещество практически нерастворимо в воде (< 0,1 г/100 мл при 20 °C (68 °F)), [34] но растворим в концентрированной серной кислоте. [17] Плотность твердого вещества ~1,6 г/см. 3 . [17] Цвет обусловлен электронным переходом π–π* с λ max ≈ 610 нм. [35]
Кристаллические фазы
[ редактировать ]CuPc кристаллизуется в различных формах (полиморфах). Были идентифицированы пять различных полиморфов: [36] [37] [38] [39] фазы α, β, η, γ и χ. Двумя наиболее распространенными структурами CuPc являются β-фаза и метастабильная α-фаза. Эти фазы можно отличить по перекрытию соседних молекул. Альфа-фаза имеет большее перекрытие и, следовательно, меньшее расстояние между Cu-Cu (~ 3,8 Å) по сравнению с β-фазой (~ 4,8 Å). [40]
Токсичность и опасности
[ редактировать ]Соединение не биоразлагаемо, но не токсично для рыб и растений. [17] Никаких особых опасностей с этим соединением не связано. [41] при пероральном приеме По оценкам, LD 50 у млекопитающих превышает 5 г на кг, при этом при таком уровне приема не обнаружено никаких побочных эффектов. [17] при хроническом приеме внутрь расчетная доза, не вызывающая особого беспокойства, составляла 0,2 мг/кг в день для крыс. [17] Нет данных, указывающих на канцерогенное воздействие. [17] Было обнаружено, что сульфированный фталоцианин вызывает нейроанатомические дефекты в развитии куриных эмбрионов при введении непосредственно в инкубируемые яйца. [42]
См. также
[ редактировать ]- Фталоцианин Зеленый G
- Корпоративные ливреи British Rail § Rail Blue - использование пигмента в качестве стандартной окраски поездов British Rail с 1965 года.
- «Радость живописи» — на выставке часто использовалась масляная краска на основе пигмента.
- Список цветов
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Лёбберт, Герд (2000). «Фталоцианины». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a20_213 . ISBN 978-3527306732 . .
- ^ «Информация о веществе» . ЭХА . Проверено 18 ноября 2021 г.
- ^ Закон о контроле над токсичными веществами. Перечень химических веществ : том 2.
- ^ Спектроскопические свойства неорганических и металлоорганических соединений : том 40.
- ^ Индекс химической продукции Фридриха В. Дерца
- ^ Окраска пластмасс: основы , р. Роберт А. Чарват
- ^ Руководство по испытаниям красок и покрытий , эл. Джозеф В. Колеске
- ^ Руководство пользователя и указатели к первоначальному инвентарю, указатель названий веществ , Агентство по охране окружающей среды США.
- ^ Промышленные органические пигменты: производство, кристаллические структуры, свойства, применение Клауса Хунгера и Мартина У. Шмидта
- ^ Справочник по порфиринам: Применение фталоцианинов , e. Карл Кадиш, Кевин М. Смит и Роджер Гилард
- ^ Чернила для татуировки: анализ, пигменты, законодательство Джеральда Прайора
- ^ Пигмент + наполнитель: Таблицы Олафа Люкерта.
- ^ Служба паспортов безопасности материалов 7:89, Услуги по обработке информации
- ^ Окрашивание продуктов питания, лекарств и косметики Гисберта Оттерштеттера.
- ^ Химический состав: обзор химических препаратов на основе поверхностно-активных веществ, используемых в повседневной жизни, Энтони Э. Харгривз
- ^ Станция Ватерлоо: История самой загруженной конечной остановки Лондона Роберта Лордана.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час ФТАЛОЦИАНИН МЕДИ, номер CAS: 147-14-8. Архивировано 16 мая 2017 г. на сайте Wayback Machine inchem.org.
- ^ например, Структурные и транспортные свойства тонких пленок фталоцианина меди (CuPc). Архивировано 5 марта 2012 г. на Wayback Machine www.egmrs.org.
- ^ Грегори, Питер (2000). «Промышленное применение фталоцианинов» . Журнал порфиринов и фталоцианинов . 4 (4). worldscinet.com: 432–437. doi : 10.1002/(SICI)1099-1409(200006/07)4:4<432::AID-JPP254>3.0.CO;2-N .
- ^ «Ci 74160 (со списком продуктов)» .
- ^ «Кондиционер для цветного наложения «Ультрафиолет» » .
- ^ Миранда, Мишель Д. (2016) Судебно-медицинский анализ татуировок и чернил для татуировок . Рутледж. ISBN 9780367778439 с. 163: Мутная вода синяя
- ^ «Ингредиенты зубной пасты Dentalux Complex 7 Total Care Plus – ангел защиты кожи» .
- ^ «Пигмент и краска Vertmax Turf» . 17 февраля 2022 г.
- ^ Шибович, М. (октябрь 2004 г.). «Высокотемпературное исследование спектров ИК-Фурье и комбинационного рассеяния тонких пленок CuPc, напыленных в вакууме». Журнал молекулярной структуры . 704 (1–3): 107–113. Бибкод : 2004JMoSt.704..107S . doi : 10.1016/j.molstruc.2004.01.053 .
- ^ Бала, М; Войдыла, М; Ребарз, М; Шибович, М; Дроздовский, М; Гродзицкий, А; Пищек, П. (2009). «Влияние центрального атома металла в MPc (M = Cu, Zn, Mg, Co) на спектры комбинационного рассеяния света, FT-IR, поглощения, отражения и фотолюминесценции» . Дж. Оптоэлектрон. Адв. М. 11 (3): 264–269.
- ^ Жайлаубеков Аскат Э.; Уиллард, Адам П.; Трич, Джон Р.; Чан, Вай-Лунь; Сай, На; Герба, Ралука; Кааке, Лорен Г.; Уильямс, Кенрик Дж.; Люнг, Кевин; Росски, Питер Дж.; Чжу, XY. (2013). «Горячие экситоны с переносом заряда устанавливают предел времени для разделения заряда на границах раздела доноров и акцепторов в органических фотоэлектрических элементах». Природные материалы . 12 (1): 66–73. Бибкод : 2013NatMa..12...66J . дои : 10.1038/nmat3500 . ПМИД 23223125 .
- ^ Синь, Ли (январь 2013 г.). «Фотоэлектрические элементы с объемным гетеропереходом CuPc / C 60 с признаками фазовой сегрегации». Органическая электроника . 14 : 250–254. дои : 10.1016/j.orgel.2012.10.041 .
- ^ Чайдогианнос, Г.; Петраки, Ф.; Глезос, Н.; Кенноу, С.; Нешпурек, С. (2009). «Низковольтные OFET на основе обработанных в растворе фталоцианинов металлов». Прикладная физика А. 96 (3): 763. Бибкод : 2009ApPhA..96..763C . дои : 10.1007/s00339-009-5268-1 . S2CID 98694166 .
- ^ Новый материал для квантовых вычислений обнаружен совершенно неожиданно . phys.org. 27 октября 2013 г.
- ^ Кенкуа, Дуглас (4 ноября 2013 г.). «Ключ к квантовым вычислениям рядом с домом» . Нью-Йорк Таймс .
- ^ Герд Лёбберт «Фталоцианины» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2002, Wiley-VCH, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a20_213 .
- ^ Эрк, Питер; Хенгельсберг, Хайди; Хаддоу, Майри Ф.; Ван Гелдер, Ричард (2004). «Инновационный импульс в области кристаллотехники». CrystEngComm . 6 (78): 474. дои : 10.1039/b409282a .
- ^ Медь фталоцианин chemblink.com
- ^ Рзепа, HS Монастраль: цвет синий . .imperial.ac.uk . Архивировано 8 сентября 2012 г. на archive.today ).
- ^ Джеймс Х., Шарп; Мартин, Абковиц (1973). «Димерная структура полиморфа фталоцианина меди». Дж. Физ. Хим . 77 (11): 477–481. дои : 10.1021/j100623a012 .
- ^ Жак М., Ассур (1965). «О полиморфных модификациях фталоцианинов». Дж. Физ. Хим . 69 (7): 2295–2299. дои : 10.1021/j100891a026 .
- ^ Хасан, АК; Гулд, Р.Д. (2006). «Структурные исследования термически испаренных тонких пленок фталоцианина меди». Физический статус Солиди А. 132 (1): 91–101. Бибкод : 1992PSSAR.132...91H . дои : 10.1002/pssa.2211320110 .
- ^ Хай, Ван; Сумайя, Маутхор; Салахуд, Дин; Жюль А., садовник; Рио, Чанг; Марк, Уорнер; Габриэль, Эппли; Дэвид В., МакКомб; Мэри П., Райан; Вэй, Ву; Эндрю Дж., Фишер; Маршалл, Стоунхэм; Сандрин, Хойц (7 июня 2010 г.). «Сверхдлинные медно-фталоцианиновые нанопроволоки с новой кристаллической структурой и широким оптическим поглощением». АСУ Нано . 4 (7): 3921–3926. arXiv : 1012.2141 . дои : 10.1021/nn100782w . ПМИД 20527798 . S2CID 2209898 .
- ^ Эми С., Круикшанк; Кристиан Дж., Доцлер; Салахуд, Дин; Сандрин, Хойц ; Майкл Ф., Тони; Мэри П., Райан (2012). «Кристаллическая структура пленок фталоцианина меди на ZnO (1100)». Журнал Американского химического общества . 134 (35): 14302–14305. дои : 10.1021/ja305760b . ПМИД 22897507 .
- ^ Паспорт безопасности . Архивировано 28 февраля 2012 г. на сайте Wayback Machine cornelius.co.uk.
- ^ Шандор, С; Прелипчану, О; Чечу, я (1985). «Сульфонированный фталоцианин вызвал синдром каудального порока развития у куриного эмбриона». Морфол Эмбриол (Букур) . 31 (3): 173–81. ПМИД 2931590 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Открытие нового пигмента – «Монастральный синий». [узурпировал] colorantshistory.org
- Патрик Линстед рассказывает о фталоцианине Имперского колледжа Лондона, химический факультет