Кіріспе

Фталоцианин бояғыштары тобынан синтетикалық көк пигмент. Мыс фталоцианині (CuPc), сондай-ақ фталоцианин көгі, фтало көгі және тағы да көптеген атаулармен белгілі, фталоцианин негізіндегі бояғыштар тобына жататын жарқын, кристалды синтетикалық көк пигмент. Оның керемет көк түсі жиі түрлі бояулар мен сырларға қолданылады. Ол жарыққа төзімділігі, бояу қабілеті, жабу күші және сілтілер мен қышқылдардың әсеріне қарсы тұру сияқты артықшылықтары үшін жоғары бағаланады. Ол көк түсті ұнтақ түрінде болады және суды қоса көптеген еріткіштерде ерімейді.

Тарих

Металл фталоцианиндерін табу, фталь қышқылының (бензол 1,2-дикарбоксил қышқылы) немесе оның туындыларының азот және металл көздерімен реакцияларынан пайда болған аса боялған қосалқы өнімдерді байқауға байланысты. CuPc (мыс фталоцианині) алғаш рет 1927 жылы мыс(I) цианиді мен о-дибромбензолдың реакциясы арқылы алынған, бұл реакция негізінен түссіз фталонитрилді, сондай-ақ аса көк түсті қосалқы өнімді шығарады. Бірнеше жылдан кейін Scottish Dyes компаниясының қызметкерлері фталоцианин бояғыштарының іздерінің фталимид синтезінде фталь ангидриді мен аммиактың реакциясында металл темірдің қатысуымен пайда болатынын анықтады. 1937 жылы DuPont компаниясы АҚШ-та Monastral Blue саудалық атауымен мыс фталоцианинінің көк түсін өндіруді бастады, бұл бұрын 1935 жылы Ұлыбританияда (ICI) және Германияда (I. G. Farbenindustrie) қолданысқа енгізілген болатын. Алғашқы альфа-формалармен тұрақты дисперсиялар жасау қиындықтар тудырды, әсіресе рутил титанымен қоспаларда, онда көк пигмент флокуляцияға бейімделген. Бета-формасы, сондай-ақ жақсартылған тұрақтандырылған альфа-формасы көбірек тұрақты болды. Бүгінде одан да көп изомерлік формалар қолжетімді.

Синонимдер мен сауда атаулары

Зат, IUPAC атауы, Monastral blue, phthalo blue, helio blue, thalo blue, Winsor blue, phthalocyanine blue, C. I. Pigment Blue 15:2, copper phthalocyanine blue, copper tetrabenzoporphyrazine, Cu phthaloblue, P. B.15.2, C. I. 74160 және British Rail Blue сияқты көптеген атаулармен белгілі. Тағы да көптеген саудалық атаулары мен синонимдері бар.

Катализа

Металл фталоцианидтері ұзақ жылдардан бері тотығу-тотықсыздану реакцияларының катализаторлары ретінде зерттеледі. Назар аударатын салалар: оттегінің тотықсыздану реакциясы және күкірттекті сутекті жою арқылы газ ағындарын тазарту.

Түсіруші

Тұрақтылығының арқасында фтало көк бояу қаламсаптарда, жабындарда және көптеген пластиктерде қолданылады. Пигмент ерімейді және материалда таралуға бейім емес. Бұл баспа сиясы және қаптама өнеркәсібінде қолданылатын стандартты пигмент. 1980 және 1990 жылдары тек Жапониядағы өнеркәсіптік өндіріс жылына шамамен 10 000 тоннаны құрады. Барлық ірі суретші пигменттерінің өндірушілері мыс фталоцианинінің түрлерін шығарады, олар PB15 (көк) және PG7 және PG36 (жасыл) түс индекстерімен белгіленеді. Суретшінің палитрасындағы кең таралған компонент – фтало көк, ол жасылға қарай ыңғайлы салқын көк түс. Оның бояу күші өте жоғары және басқа түстермен араласқанда оңай басымдық алады. Бұл мөлдір бояғыш түс, оны глазурь техникасын қолдана отырып жағуға болады. Ол кең ауқымды өнімдерде кездеседі, мысалы, түс беретін шаш кондиционері, гельді қаламсаптар, көзге жабатын тампон, парфюм, шампунь, тері күтіміне арналған өнімдер, сабын, күннен қорғау кремі, татуировка сиясы, тіс пастасы және тіпті газонға арналған бояулар.

Зерттеу

CuPc молекулалық электроника саласында жиі зерттеледі. Оның жоғары химиялық тұрақтылығы мен біркелкі өсуі органикалық күн элементтері үшін перспективалы мүмкіндіктер ұсынады. CuPc донор/акцептор негізіндегі күн элементтерінде әдетте электрон доноры рөлін атқарады. Ең көп қолданылатын донор/акцептор архитектураларының бірі – CuPc/C60 (бакминстерфуллерин), ол кішкентай органикалық молекулаларды зерттеу үшін үлгі ретінде пайдаланылады. Мұндай жүйеде фотонды электронға түрлендіру тиімділігі шамамен 5% құрайды. CuPc сондай-ақ органикалық өріс эффектілік транзисторлардың құрамында зерттелді. Мыс фталоцианині (CuPc) кванттық есептеулерде дерек сақтау үшін қолдану ұсынылған, себебі оның электрондары суперпозиция күйінде ұзақ сақталуы мүмкін. CuPc құрылғы жасау үшін жұқа пленкаға оңай өңделеді, бұл оны перспективті кубит үміткеріне айналдырады.

Құрылымы, реактивтілігі және қасиеттері

Мыс фталоцианині – мыс(II) пен фталоцианиннің конъюгациялық базасының комплексі, яғни Cu2+Pc2−. Сипаттамасы мыс порфириндеріне ұқсас, олар да формальды түрде порфириндерді екі рет депротондау арқылы алынады. CuPc D4h нүктелік тобына жатады. Ол парамагниттік, бір жұпсыз электронға ие. Зат суда (< 0,1 г/100 мл) дерлік ерімейді, бірақ концентрленген күкірт қышқылында ерігіш. Түсі π–π* электрондық өтуге байланысты, λmax ≈ 610 нм.

Кристалдық фазалар

КПК әр түрлі формаларда (полиморфтар) кристалданады. Бес түрлі полиморф анықталды: α, β, η, γ және χ фазалары. CuPc-де ең көп кездесетін екі құрылым – β фазасы және тұрақсыз α фазасы. Бұл фазаларды көршілес молекулалардың бір-бірімен жабысуы арқылы ажыратуға болады. α фазасында жабысу күштірек, сондықтан Cu-Cu арақашықтығы β фазасына қарағанда кішірек (~3,8 Å) (~4,8 Å).

Уыттылығы мен қауіптілігі

Қосылыс биологиялық түрде ыдырамайды, бірақ балықтар мен өсімдіктерге зиянды емес. Сүтқоректілерде ауыз арқылы қабылдағандағы LD50 дозасы 5 г/кг-нан артық деп есептеледі, сондай мөлшерде ешқандай зиянды әсерлер анықталған жоқ.