Phtalocyanine - Phthalocyanine
Noms | |
---|---|
Autres noms | |
Identifiants | |
Modèle 3D ( JSmol )
|
|
ChEBI | |
ChemSpider | |
Carte d'information de l'ECHA | 100.008.527 |
CID PubChem
|
|
UNII | |
Tableau de bord CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
Propriétés | |
C 32 H 18 N 8 | |
Masse molaire | 514,552 g·mol -1 |
Dangers | |
Pictogrammes SGH | |
Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
|
vérifier ( qu'est-ce que c'est ?) | |
Références de l'infobox | |
Phtalocyanine ( H
2Pc ) est un grand composé organique aromatique , macrocyclique , de formule (C
8H
4N
2)
4H
2 et présente un intérêt théorique ou spécialisé dans les colorants chimiques et la photoélectricité.
Il est composé de quatre unités isoindole liées par un cycle d'atomes d'azote. (C
8H
4N
2)
4H
2= H
2Pc a une géométrie bidimensionnelle et un système d'anneaux composé de 18 électrons . La délocalisation étendue des électrons confère à la molécule des propriétés utiles, se prêtant à des applications dans les colorants et les pigments. Complexes métalliques dérivés du Pc2−
, la base conjuguée de H
2Pc , sont précieux dans la catalyse , les cellules solaires organiques et la thérapie photodynamique .
Propriétés
La phtalocyanine et les complexes métalliques dérivés (MPc) ont tendance à s'agréger et, par conséquent, ont une faible solubilité dans les solvants courants. Le benzène à 40 °C dissout moins d'un milligramme de H
2Pc ou CuPc par litre. H
2Pc et CuPc se dissolvent facilement dans l'acide sulfurique en raison de la protonation des atomes d'azote pontant les cycles pyrrole . De nombreux composés de phtalocyanine sont, thermiquement, très stables et ne fondent pas mais peuvent être sublimés . CuPc se sublime à plus de 500 ° C sous gaz inerte ( azote , CO
2). Les complexes de phtalocyanine substituée ont souvent une solubilité beaucoup plus élevée. Ils sont moins stables thermiquement et ne peuvent souvent pas être sublimés. Les phtalocyanines non substituées absorbent fortement la lumière entre 600 et 700 nm , ces matériaux sont donc bleus ou verts. La substitution peut déplacer l'absorption vers des longueurs d'onde plus longues, en changeant la couleur du bleu pur au vert à l'incolore (lorsque l'absorption est dans le proche infrarouge ).
Il existe de nombreux dérivés de la phtalocyanine mère, où les atomes de carbone du macrocycle sont échangés contre des atomes d'azote ou les atomes d'hydrogène périphériques sont substitués par des groupes fonctionnels tels que des groupes halogènes , hydroxyle , amine , alkyle , aryle , thiol , alcoxy et nitrosyle . Ces modifications permettent le réglage des propriétés électrochimiques de la molécule telles que les longueurs d'onde d'absorption et d'émission et la conductance.
Histoire
En 1907, un composé bleu non identifié, maintenant connu pour être la phtalocyanine, a été signalé. En 1927, les chercheurs suisses serendipitously phtalocyanine de cuivre découvert, le cuivre naphtalocyanine et octamethylphthalocyanine de cuivre dans une tentative de conversion d' o -dibromobenzene en phtalonitrile . Ils ont remarqué l'énorme stabilité de ces complexes mais ne les ont pas davantage caractérisés. La même année, de la phtalocyanine de fer a été découverte à Scottish Dyes de Grangemouth , en Écosse (plus tard ICI ). Ce n'est qu'en 1934 que Sir Patrick Linstead a caractérisé les propriétés chimiques et structurelles de la phtalocyanine de fer.
Synthèse
Phtalocyanine est formé à travers la cyclotétramérisation de divers acides phtaliques dérivés , y compris le phtalonitrile , diiminoisoindole , l' anhydride phtalique , et phtalimides . Alternativement, le chauffage de l'anhydride phtalique en présence d' urée donne H
2PC . En utilisant ces méthodes, environ 57 000 tonnes (63 000 tonnes impériales) de diverses phtalocyanines ont été produites en 1985.
Plus souvent, MPc est synthétisé plutôt que H
2Pc en raison du plus grand intérêt de recherche dans le premier. Pour préparer ces complexes, la synthèse de phtalocyanine est réalisée en présence de sels métalliques. Deux phtalocyanines de cuivre sont illustrées dans la figure ci-dessous.
Les dérivés halogénés et sulfonés des phtalocyanines de cuivre sont commercialement importants en tant que colorants. De tels composés sont préparés en traitant CuPc avec du chlore , du brome ou de l' oléum .
Applications
Lors de la découverte initiale du PC, ses utilisations se limitaient principalement aux colorants et aux pigments. La modification des substituants attachés aux anneaux périphériques permet d'ajuster les propriétés d'absorption et d'émission de Pc pour produire des colorants et des pigments de couleurs différentes. Depuis, d'importantes recherches ont été menées sur le H 2 Pc et le MPc, ce qui a donné lieu à un large éventail d'applications dans des domaines tels que le photovoltaïque , la thérapie photodynamique , la construction de nanoparticules et la catalyse. Les propriétés électrochimiques des MPc en font des donneurs et des accepteurs d'électrons efficaces. En conséquence, des cellules solaires organiques à base de MPc avec des rendements de conversion de puissance inférieurs ou égaux à 5% ont été développées. De plus, les MPcs ont été utilisés comme catalyseurs pour l'oxydation du méthane, des phénols, des alcools, des polysaccharides et des oléfines ; Les MPcs peuvent également être utilisés pour catalyser la formation de liaisons C-C et diverses réactions de réduction. Les phtalocyanines de silicium et de zinc ont été développées comme photosensibilisateurs pour le traitement non invasif du cancer. Divers MPcs ont également montré leur capacité à former des nanostructures qui ont des applications potentielles en électronique et en biodétection . La phtalocyanine est également utilisée sur certains DVD enregistrables.
Toxicité et dangers
Aucune preuve n'a été rapportée pour la toxicité aiguë ou la cancérogénicité des composés de phtalocyanine. La DL 50 (rats, orale) est de 10 g/kg.
Composés apparentés
Les phtalocyanines sont structurellement apparentées à d'autres macrocyles tétrapyrroles, notamment les porphyrines et les porphyrazines . Ils comportent quatre sous-unités de type pyrrole liées pour former un cycle interne à 16 chaînons composé d'atomes de carbone et d'azote en alternance. Les analogues structurellement plus grands comprennent les naphtalocyanines . Les anneaux de type pyrrole dans H
2Pc sont étroitement liés à l' isoindole . Les deux porphyrines et les phtalocyanines fonctionnent comme plane tétradenté dianionique ligands qui se lient à travers quatre métaux faisant saillie vers l' intérieur des centres d'azote. De tels complexes sont formellement des dérivés de Pc 2− , la base conjuguée de H
2PC .
Notes de bas de page
Les références
Liens externes
- "Société des Porphyrines et Phtalocyanines" . spp-jpp.org .
- Wiki est. (2006-03-21) par Henry Rzepa. Sir Patrick Linstead : Phtalocyanines . Département de Chimie. ChemWiki (vidéo). Royaume-Uni : Imperial College .
- "Revue des Porphyrines et Phtalocyanines" . worldscinet.com/jpp/ .
- "Découverte ICI Grangemouth" (vidéo) – via colorantshistory.org.