Jump to content

Фталоцианин

Фталоцианин
Скелетная формула
Шаровидная модель
Имена
Другие имена
  • Фталоцианин
  • Пигмент Синий 16
Идентификаторы
3D model ( JSmol )
ЧЭБИ
ХимическийПаук
Информационная карта ECHA 100.008.527 Отредактируйте это в Викиданных
НЕКОТОРЫЙ
Характеристики
С 32 Ч 18 Н 8
Молярная масса 514.552  g·mol −1
Опасности
СГС Маркировка :
GHS07: Восклицательный знак[1]
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).

Фталоцианин ( H 2 Pc крупное ароматическое макроциклическое органическое формулы соединение ) — (C 8 H 4 N 2 ) 4 H 2 и представляет теоретический или специализированный интерес в области химических красителей и фотоэлектричества.

Он состоит из четырех изоиндольных единиц. [а] соединены кольцом атомов азота. 8 ЧАС 4 N 2 ) 4 ЧАС 2 = H 2 Pc имеет двумерную геометрию и кольцевую систему, состоящую из 18 π-электронов . Обширная делокализация π-электронов придает молекуле полезные свойства, пригодные для применения в красителях и пигментах. Металлокомплексы производные ПК 2−
, сопряженное основание H 2 Pc ценны в катализе , органических солнечных элементах и ​​фотодинамической терапии .

Характеристики

[ редактировать ]
СТМ- изображения отдельных молекул фталоцианина, записанные при смещении -2 В (слева) и +1 В (справа). Обратите внимание, что СТМ исследует плотность электронов в полосах ВЗМО/НСМО, а не атомные профили. [2]

Фталоцианин и комплексы производных металлов (MPc) склонны к агрегации и, таким образом, имеют низкую растворимость в обычных растворителях. [3] Бензол при 40°С растворяет менее миллиграмма H 2 ПК или CuPc на литр. H 2 Pc и CuPc легко растворяются в серной кислоте за счет протонирования атомов азота, замыкающих пиррольные кольца. Многие фталоцианиновые соединения термически очень стабильны и не плавятся, но могут сублимироваться . CuPc сублимируется при температуре выше 500 °C в инертных газах ( азот , СО 2 ). [4] Замещенные фталоцианиновые комплексы часто имеют гораздо более высокую растворимость. [5] Они менее термически стабильны и часто не поддаются сублимации. Незамещенные фталоцианины сильно поглощают свет в диапазоне от 600 до 700 нм , поэтому эти материалы имеют синий или зеленый цвет. [3] Замещение может сместить поглощение в сторону более длинных волн, меняя цвет с чисто 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 периферийные атомы водорода заменены функциональными группами, такими как галогены , гидроксилы , амины , алкилы , арилы , тиолы , алкокси и нитрозильные группы. Эти модификации позволяют настраивать электрохимические свойства молекулы, такие как длины волн поглощения и излучения, а также проводимость. [6]

В 1907 году было сообщено о неопознанном синем соединении, ныне известном как фталоцианин. [7] В 1927 году швейцарские исследователи по счастливой случайности обнаружили фталоцианин меди, нафталоцианин меди и октаметилфталоцианин меди при попытке превращения о -дибромбензола в фталонитрил . Они отметили огромную устойчивость этих комплексов, но не дали им дальнейшей характеристики. [8] В том же году фталоцианин железа был обнаружен на предприятии Scottish Dyes в Грейнджмуте , Шотландия (позже ICI ). [9] Лишь в 1934 году сэр Патрик Линстед охарактеризовал химические и структурные свойства фталоцианина железа. [10]

Фталоцианин образуется в результате циклотетрамеризации различных производных фталевой кислоты, включая фталонитрил , дииминоизоиндол , фталевый ангидрид и фталимиды . [11] Альтернативно, нагревание фталевого ангидрида в присутствии мочевины дает Н 2 шт . [12] С использованием таких методов в 1985 году было произведено около 57 000 тонн (63 000 британских тонн) различных фталоцианинов. [12] Чаще всего MPc синтезируют, а не H 2 Pc из-за большего исследовательского интереса к первому. Для получения этих комплексов синтез фталоцианинов проводят в присутствии солей металлов. Два фталоцианина меди показаны на рисунке ниже.

Галогенированные и сульфированные производные фталоцианинов меди имеют промышленное значение в качестве красителей. Такие соединения получают CuPc хлором . , бромом или олеумом обработкой

Приложения

[ редактировать ]
Образец фталоцианина меди, иллюстрирующий интенсивный цвет, характерный для производных фталоцианина.

При первоначальном открытии ПК его использование в основном ограничивалось красителями и пигментами. [13] Модификация заместителей, присоединенных к периферийным кольцам, позволяет регулировать поглощательные и эмиссионные свойства Pc для получения красителей и пигментов разного цвета. С тех пор были проведены значительные исследования H 2 Pc и MPc, которые привели к широкому спектру применений в таких областях, как фотоэлектрическая энергия , фотодинамическая терапия , конструирование наночастиц и катализ. [14] Электрохимические свойства MPc делают их эффективными донорами и -акцепторами электронов. В результате были разработаны органические солнечные элементы на основе MPc с эффективностью преобразования энергии не более 5%. [15] [16] Кроме того, МПК использовались в качестве катализаторов окисления метана, фенолов, спиртов, полисахаридов и олефинов; MPcs также можно использовать для катализа образования связей 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 образовывать наноструктуры, которые имеют потенциальное применение в электронике и биосенсорстве . [19] [20] [21] Фталоцианин также используется в некоторых записываемых DVD. [22]

Токсичность и опасности

[ редактировать ]

Никаких доказательств острой токсичности или канцерогенности фталоцианиновых соединений не поступало. LD ( 50 крысы, перорально) составляет 10 г/кг. [12]

[ редактировать ]

Фталоцианины структурно родственны другим тетрапиррольным макроциклам, включая порфирины и порфиразины . Они состоят из четырех пирролоподобных субъединиц, связанных между собой с образованием 16-членного внутреннего кольца, состоящего из чередующихся атомов углерода и азота. К более крупным аналогам относятся нафталоцианины . Пирролоподобные кольца внутри H 2 Pc тесно связаны с изоиндолом . И порфирины, и фталоцианины действуют как плоские тетрадентатные диаионные лиганды , которые связывают металлы через четыре выступающих внутрь азотных центра. Такие комплексы формально являются производными от ПК 2− , сопряженное основание Н 2 шт .

Связь фталоцианина с порфириновым макроциклом. Две внутримакроциклические группы N- H опущены.
  1. ^ Одна « изоиндольная единица» С 8 Н 4 Н 2 ; четыре в конфигурации с азотистым кольцом обозначаются символом Pc = 8 Н 4 Н 2 ) 4 .
  1. ^ «Пигмент синий 16» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Пубхим. США Национальный институт здравоохранения . Архивировано из оригинала 07.11.2017 . Проверено 8 апреля 2018 г.
  2. ^ Яннуцци, Марселла; Тран, Фабьен; Видмер, Роланд; Динель, Томас; Радикан, Кевин; Дин, Юн; Хуттер, Юрг; Грёнинг, Оливер (2014). «Сайт-селективная адсорбция фталоцианина на наносетке h-BN/Rh(111)» . Физическая химия Химическая физика . 16 (24): 12374–12384. Бибкод : 2014PCCP...1612374I . дои : 10.1039/C4CP01466A . ПМИД   24828002 .
  3. ^ Jump up to: а б Гани, Фатима; Кристен, Джулиана; Риглер, Ганс (9 февраля 2012 г.). «Свойства растворимости незамещенных фталоцианинов металлов в различных типах растворителей». Журнал химических и инженерных данных . 57 (2): 439–449. дои : 10.1021/je2010215 . ISSN   0021-9568 .
  4. ^ Вагнер, Ганс Дж.; Лутфи, Рафик О.; Сяо, Чэн-Куо (1 октября 1982 г.). «Очистка и характеристика фталоцианинов». Журнал материаловедения . 17 (10): 2781–2791. Бибкод : 1982JMatS..17.2781W . дои : 10.1007/bf00644652 . ISSN   0022-2461 . S2CID   96336392 .
  5. ^ Немыкин Виктор Н.; Лукьянец, Евгений А. (18 февраля 2010 г.). «Синтез замещенных фталоцианинов» . Аркивок . 2010 (1): 136. doi : 10.3998/ark.5550190.0011.104 . hdl : 2027/spo.5550190.0011.104 .
  6. ^ Сайлз, ПФ; Хан, Т.; Салван, Г.; Кнупфер, М.; Чжу, Ф.; Зан, DRT; Шмидт, О.Г. (21 апреля 2016 г.). «Настраиваемые свойства переноса заряда в гетеропереходах металл-фталоцианин» . Наномасштаб . 8 (16): 8607–8617. Бибкод : 2016Nanos...8.8607S . дои : 10.1039/c5nr08671j . ISSN   2040-3372 . ПМИД   27049842 .
  7. ^ Браун, А.; Черняк, Дж. (1907). «О продуктах реакции уксусного ангидрида с фталамидом» . Отчеты Немецкого химического общества (на немецком языке). 40 (2): 2709–2714. дои : 10.1002/cber.190704002202 . Архивировано из оригинала 16 сентября 2017 г. Проверено 15 сентября 2015 г.
  8. ^ де Дисбах, Анри; фон дер Вейд, Эдмонд (1927). «Некоторые комплексные соли о -динитрилов с медью и пиридином » . Helvetica Chimica Acta (на французском языке). 10 : 886–888. дои : 10.1002/hlca.192701001110 .
  9. ^ «Открытие нового пигмента: история Монастральского синего от Imperial Chemical Industries» . colorantshistory.org . Архивировано из оригинала 25 июля 2009 г. Проверено 18 января 2010 г. {{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  10. ^ Линстед, Р.П. (1 января 1934 г.). «212. Фталоцианины. Часть I. Новый тип синтетических красящих веществ». Журнал Химического общества . (возобновлено): 1016. doi : 10.1039/jr9340001016 . ISSN   0368-1769 .
  11. ^ Сакамото, Кейичи; Оно-Окумура, Эйко (28 августа 2009 г.). «Синтез и функциональные свойства фталоцианинов» . Материалы . 2 (3): 1127–1179. Бибкод : 2009Mate....2.1127S . дои : 10.3390/ma2031127 . ПМЦ   5445737 .
  12. ^ Jump up to: а б с Лёбберт, Герд. «Фталоцианины». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a20_213 . ISBN  978-3527306732 .
  13. ^ Дален, Майлз А. (1 июля 1939 г.). «Фталоцианины: новый класс синтетических пигментов и красителей». Промышленная и инженерная химия . 31 (7): 839–847. дои : 10.1021/ie50355a012 . ISSN   0019-7866 .
  14. ^ Классенс, Кристиан Г.; Хан, Уве; Торрес, Томас (2008). «Фталоцианины: от выдающихся электронных свойств к новым применениям». Химическая запись . 8 (2): 75–97. дои : 10.1002/tcr.20139 . ISSN   1528-0691 . ПМИД   18366105 .
  15. ^ Кумар, Чаллури Виджай; Сфири, Грузия; Раптис, Димитриос; Стататос, Элиас; Лианос, Панайотис (10 декабря 2014 г.). «Перовскитный солнечный элемент с дешевым Cu-фталоцианином в качестве материала для переноса дырок». РСК Прогресс . 5 (5): 3786–3791. дои : 10.1039/c4ra14321c . ISSN   2046-2069 . S2CID   84832945 .
  16. ^ Юэнь, Эйвери П.; Йованович, Стивен М.; Хор, А-Ми; Кленклер, Ричард А.; Девеньи, Габриэль А.; Лутфи, Рафик О.; Престон, Джон С. (2012). «Фотоэлектрические свойства органических солнечных элементов М-фталоцианин / фуллерен». Солнечная энергия . 86 (6): 1683–1688. Бибкод : 2012SoEn...86.1683Y . doi : 10.1016/j.solener.2012.03.019 . S2CID   55531280 .
  17. ^ Сорокин, Александр Б. (09 октября 2013 г.). «Фталоцианиновые металлокомплексы в катализе». Химические обзоры . 113 (10): 8152–8191. дои : 10.1021/cr4000072 . ISSN   0009-2665 . ПМИД   23782107 .
  18. ^ Миллер, Дж.; Барон, Э.; Скалл, Х.; Ся, А.; Берлин, Дж.; Маккормик, Т.; Колусси, В.; 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. дои : 10.1016/j.taap.2007.01.025 . ПМК   2128784 . ПМИД   17397888 .
  19. ^ Каран, Сантану; Басак, Дхрубаджьоти; Маллик, Бисванат (2007). «Наночастицы фталоцианина меди и наноцветы». Письма по химической физике . 434 (4–6): 265–270. Бибкод : 2007CPL...434..265K . дои : 10.1016/j.cplett.2006.12.007 .
  20. ^ ван Керен, Эдвард; Кость, Алисия; Ма, Чанбао (1 июня 2008 г.). «Образование наночастиц фталоцианина в пересыщенных растворах». Ленгмюр . 24 (12): 6079–6084. дои : 10.1021/la800290s . ISSN   0743-7463 . ПМИД   18479155 .
  21. ^ Локеш, К.С.; Шиварадж, Ю.; Даянанда, БП; Чандра, Судешна (2009). «Синтез наночастиц родия, стабилизированных фталоцианином, и их применение в биосенсорстве цитохрома с». Биоэлектрохимия . 75 (2): 104–109. doi : 10.1016/j.bioelechem.2009.02.005 . ПМИД   19303822 .
  22. ^ «Mitsui Gold Archival DVD-R и DVD+R» . www.conservationresources.com . Архивировано из оригинала 26 ноября 2018 г. Проверено 13 апреля 2020 г.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: c65e7c62ecd2b7b1d15a39de86740f7b__1704367680
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/c6/7b/c65e7c62ecd2b7b1d15a39de86740f7b.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Phthalocyanine - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)