Фталоцианины

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Фталоцианины — высшие гетероциклические соединения, состоящие из бенз[c]пиррольных колец, соединеннымы между собой через sp3-гибридизованный атом азота. Вся молекула представляет собой ароматическую систему. Центральные пиррольные атомы азота могут быть связаны с водородом или металлами. При этом между центральным элементом и пиррольными атомами азота возникают координационные связи. Эти связи фталоцианины могут образовывать более чем с 70 элементами, поэтому существует большое количество различных элемент-замещенных фталоцианинов.

[править] История открытия

Первое упоминание о странном темно-синем веществе, которое сейчас называется фталоцианином относится к 1907 году. В 1927 году швейцарские исследователи пытались превратить о-дибромбензол во фталонитрил. При этом получались синие соединения, среди которых были медь-замещенные фталоцианин, нафталоцианин, октаметилфталоцианин. Исследователи сообщали об удивительно высокой стабильности этих странных комплексов, однако так и не провели детальных исследований. [1] Толчком к детальному исследованию этих соединений также послужила случайность: в результате реакции, в которой ожидались только бесцветные продукты, был получен осадок темно-синего цвета. Целенаправлено фталоцианин меди впервые был получен Линстедом в 1934 году при нагревании динитрила фталевой кислоты с порошком меди [2] (краткий обзор методов синтеза фталоцианинов металлов исходя из фталонитрилов представлен в статье [3]). После 1934 началось интенсивное исследование металлированных и неметаллированных фталоцианинов.

[править] Физические свойства

Неметаллированные фталоцианины — ярко окрашенные темно-синие соединения, при нормальных условиях находятся в твердой фазе. Легко сублимируют и кристаллизуются, это позволяет получить очень чистые материалы, примерно 10¹⁴...10¹⁶ молекул примеси в одном см³ материала. Очень высокая термическая стабильность. На воздухе не разлагаются до температуры 400...500°С, в вакууме — до 900°С.

Оптические свойства: коньюгированная &pi-система, имеющая в своем составе 18 электронов, образует области поглошения в видимом диапазоне с длинами волн примерно 400 и 700 нм с коэффициентом затухания порядка 2&middot105 моль^-1см^-1.

Растворимость: растворяются только в концентрированной серной кислоте, при ее разбавлении выпадают в осадок. При наличии заместителей в бензольном кольце могут растворяться в различных растворителях.

[править] Получение

По изображению слева видно, что молекула фталоцианина состоит из четырех одинаковых частей. На этом и базируется стратегия синтеза: в качестве исходных берут соединения, соответствующие данной части. Это различные производные фталевой кислоты: фталонитрил, о-цианобензамид, фталевый ангидрид, фталимид и дииминоизоиндол. Справа представлена схема синтеза.

Strategy for the synthesis of phthalocyanines

Typical starting materials for the synthesis of phthalocyanines

[править] Химические свойства

[править] Применение

Катализатор ИВКАЗ на основе комплекса фталоцианина с кобальтом, разработанный Всероссийским Институтом Углеводородных материалов г.Казань применяется для удаления меркаптанов из сырой нефти.

[править] Литература

H. de Diesbach, E. von der Weid, Helvetica Chimica Acta, 1927, 10, 886
R. P. Linstead, J. Chem. Soc., 1934, 1016; G. E. Ficken, R. P. Linstead, E. Stephen, M. Whalley, J. Chem. Soc. 1958, 3879.
M. N. Kopylovich, V. Yu. Kukushkin, M. Haukka, K. V. Luzyanin, A. J. L. Pombeiro, J. Amer. Chem. Soc., 2004, 126, 15040.