Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Фталоцианин (H2Pc) – формуласы (C8H4N2)4H2 болатын ірі, ароматты, макроциклді, органикалық қосылыс. Ол химиялық бояулар мен фотоэлектрлік құрылғыларда теориялық немесе мамандық бойынша қызығушылық тудырады. Ол азот атомдарының сақинасымен байланысқан төрт изоиндол бірлігінен тұрады. H2Pc екі өлшемді геометрияға ие және 18 π электроннан тұратын сақиналық жүйеге ие. π электрондарының кеңінен таралуы молекулаға пайдалы қасиеттер береді, бұл оны бояулар мен пигменттерде қолдануға мүмкіндік береді. H2Pc-нің конъюгацияланған негізінен алынған металл кешендері катализде, органикалық күн элементтерінде және фотодинамикалық терапияда бағалы.
Phthalocyanine (|H2Pc) is a large, aromatic, macrocyclic, organic compound with the formula |(C8H4N2)4H2 and is of theoretical or specialized interest in chemical dyes and photoelectricity. It is composed of four isoindole units linked by a ring of nitrogen atoms. |(C8H4N2)4H2 = |H2Pc has a two dimensional geometry and a ring system consisting of 18 π electrons. The extensive delocalization of the π electrons affords the molecule useful properties, lending itself to applications in dyes and pigments. Metal complexes derived from , the conjugate base of |H2Pc, are valuable in catalysis, organic solar cells, and photodynamic therapy.
Қасиеттері
Фталоцианин және одан туындаған металл кешендері (MPc) жиналуға бейімделгендіктен, олардың көптеген әдеттегі еріткіштерде ерігіштігі төмен. Бензол 40°C температурада бір литрге 1 мг-дан кем H2Pc немесе CuPc ерітеді. H2Pc және CuPc пирроль сақиналарын байланыстыратын азот атомдарының протондалуына байланысты күкірт қышқылында оңай ериді. Көптеген фталоцианин қосылыстары жылу тұрақтылығы жоғары және балқымайды, бірақ сублимациялануы мүмкін. CuPc инертті газдар (азот, CO2) астында 500°C-тан жоғары температурада сублимацияланады. Субститутталған фталоцианин кешендері көбінесе әлдеқайда жоғары ерігіштікке ие. Олар жылу тұрақтылығы төмен және көбінесе сублимацияланбайды. Субститутталмаған фталоцианиндер 600 және 700 нм аралығында жарықты күшті сіңіреді, сондықтан бұл материалдар көк немесе жасыл түсті болады.
Phthalocyanine and derived metal complexes (MPc) tend to aggregate and, thus, have low solubility in common solvents. Benzene at 40 °C dissolves less than a milligram of |H2Pc or CuPc per litre. |H2Pc and CuPc dissolve easily in sulfuric acid due to the protonation of the nitrogen atoms bridging the pyrrole rings. Many phthalocyanine compounds are, thermally, very stable and do not melt but can be sublimed. CuPc sublimes at above 500 °C under inert gases (nitrogen, |CO2). Substituted phthalocyanine complexes often have much higher solubility. They are less thermally stable and often can not be sublimed. Unsubstituted phthalocyanines strongly absorb light between 600 and 700 nm, thus these materials are blue or green.
Тарих
1907 жылы қазір фталоцианин деп аталатын белгісіз көк заттың табылуы туралы хабарланды. 1927 жылы швейцариялық зерттеушілер о-дибромбензолды фталонитрилге айналдыруға жасаған тырастың нәтижесінде мыс фталоцианинін, мыс нафталоцианинін және мыс октаметилфталоцианинін кездейсоқ түрде ашқан. Олар осы кешендердің өте жоғары тұрақтылығын байқады, бірақ оларды толығырақ зерттемеді. Сол жылы темір фталоцианині Шотландияның Грангемут қаласындағы (кейін ICI) «Шотландия бояғыштары» компаниясында табылды. Тек 1934 жылы сэр Патрик Линстед темір фталоцианинінің химиялық және құрылымдық қасиеттерін толық сипаттады.
In 1907, an unidentified blue compound, now known to be phthalocyanine, was reported. In 1927, Swiss researchers serendipitously discovered copper phthalocyanine, copper naphthalocyanine, and copper octamethylphthalocyanine in an attempted conversion of o dibromobenzene into phthalonitrile. They remarked on the enormous stability of these complexes but did not further characterize them. In the same year, iron phthalocyanine was discovered at Scottish Dyes of Grangemouth, Scotland (later ICI). It was not until 1934 that Sir Patrick Linstead characterized the chemical and structural properties of iron phthalocyanine.
Синтез
Фталоцианин фталонитрил, диминоизоиндол, фталь ангидриді және фталимидтер сияқты әртүрлі фталь қышқылы туындыларының циклотетрамеризациясы арқылы түзіледі. Фталь ангидридін карбамид (мочевина) қатысуымен қыздыру арқылы H2Pc алуға болады. Осындай әдістерді қолдану арқылы 1985 жылы шамамен 57 000 тонна (63 000 императорлық тонна) әртүрлі фталоцианиндер өндірілді. Перифериялық сақиналарға бекітілген топтарды өзгерту арқылы Pc-нің сіңіру және шығару қасиеттерін реттеуге болады, бұл әртүрлі түсті бояулар мен пигменттерді алуға мүмкіндік береді. Содан бері H2Pc және MPc бойынша маңызды зерттеулер жүргізілді, нәтижесінде фотовольтаика, фотодинамикалық терапия, нанобөлшектер құрастыру және катализ сияқты салаларда кең ауқымды қолданыстар пайда болды. MPc-нің электрохимиялық қасиеттері оларды тиімді электрон донорлары және акцепторлары етеді. Осының нәтижесінде, қуатты 5%-ға дейін түрлендіретін MPc-ға негізделген органикалық күн элементтері жасалды. Сонымен қатар, MPc метанды, фенолдарды, спирттерді, полисахаридтерді және олефиндерді окистеу үшін катализатор ретінде қолданылады; MPc сонымен қатар C–C байланысын түзету және әртүрлі тотығу реакцияларын катализдей алады. Кремний және мырыш фталоцианиндері инвазивті емес қатерлі ісікке қарсы емдеу үшін фотосенсибилизаторлар ретінде әзірленді. Әртүрлі MPc электроника және биосенсорларда қолдануға болатын наноқұрылымдарды қалыптастыру қабілетін көрсетті. Фталоцианин сонымен қатар жазғыш DVD-лерде де қолданылады.
Phthalocyanine is formed through the cyclotetramerization of various phthalic acid derivatives including phthalonitrile, diiminoisoindole, phthalic anhydride, and phthalimides. Alternatively, heating phthalic anhydride in the presence of urea yields |H2Pc. Using such methods, approximately 57,000 tonnes (63,000 Imperial tons) of various phthalocyanines were produced in 1985. Modification of the substituents attached to the peripheral rings allows for the tuning of the absorption and emission properties of Pc to yield differently colored dyes and pigments. There has since been significant research on H2Pc and MPc resulting in a wide range of applications in areas including photovoltaics, photodynamic therapy, nanoparticle construction, and catalysis. The electrochemical properties of MPc make them effective electron donors and acceptors. As a result, MPc based organic solar cells with power conversion efficiencies at or below 5% have been developed. Furthermore, MPcs have been used as catalysts for the oxidation of methane, phenols, alcohols, polysaccharides, and olefins; MPcs can also be used to catalyze C–C bond formation and various reduction reactions. Silicon and zinc phthalocyanines have been developed as photosensitizers for non invasive cancer treatment. Various MPcs have also shown the ability to form nanostructures which have potential applications in electronics and biosensing. Phthalocyanine is also used on some recordable DVDs.
Уыттылығы мен қауіптілігі
Фталоциан қосылыстарының жедел уыттылығы немесе қатерлі ісік тудыру қабілеті туралы ешқандай дәлелдер хабарланбаған. (егеуқұйрықтар, ауызша) 10 г/кг.
No evidence has been reported for acute toxicity or carcinogenicity of phthalocyanine compounds. The (rats, oral) is 10 g/kg.
Қауысқан қосылыстар
Фталоцианиттер құрылымы жағынан порфириндер мен порфиразиндер сияқты басқа тетрапирол макроциклдермен байланысты. Олар төрт пиролге ұқсас кіші бірліктермен байланысып, алмасып келген көміртек және азот атомдарынан тұратын 16 мүшелі ішкі сақинаны құрайды. Құрылымы жағынан ірі аналогтарына нафталоцианиттер жатады. |H2Pc ішіндегі пиролге ұқсас сақиналар изоиндолмен тығыз байланысты. Порфириндер мен фталоцианиттердің екеуі де төрт ішке қарай бағытталған азот орталықтары арқылы металдарды байланыстыратын жазық, төрт тісті дианиондық лигандтар болып табылады. Мұндай кешендер формальды түрде |H2Pc-нің конугатты негізі |Pc(2-) туындылары болып табылады.
Phthalocyanines are structurally related to other tetrapyrrole macrocyles including porphyrins and porphyrazines. They feature four pyrrole like subunits linked to form a 16 membered inner ring composed of alternating carbon and nitrogen atoms. Structurally larger analogues include naphthalocyanines. The pyrrole like rings within |H2Pc are closely related to isoindole. Both porphyrins and phthalocyanines function as planar tetradentate dianionic ligands that bind metals through four inwardly projecting nitrogen centers. Such complexes are formally derivatives of |Pc(2 ), the conjugate base of |H2Pc.