Ftalocianina

Ftalocianina Alerta sobre risco à saúde^[1]



Identificadores
Número CAS	574-93-6
PubChem	5282330
SMILES	`C1=CC=C2C(=C1)C3=NC4=C5C=CC=CC5=C(N4)N=C6C7=CC=CC=C7C(=N6)N=C8C9=CC=CC= C9C(=N8)N=C2N3`
Propriedades
Fórmula química	C₃₂H₁₈N₈
Massa molar	514.54 g mol^-1
Ponto de fusão	> 300 °C^[1]
Ponto de ebulição	550 °C (sublimação)^[2]
Solubilidade em água	insolúvel^[2]
Solubilidade	solúvel em ácido sulfúrico^[1]
Riscos associados
Frases S	S22 S24/25
Compostos relacionados
Compostos relacionados	Porfirazina (sem os quatro aneis benzênicos fundidos) Tetrabenzoporfirina (N que não fazem parte dos aneis pentagonais substituídos por CH) Azul de ftalocianina de cobre (complexo, um átomo de cobre no meio)
Página de dados suplementares
Estrutura e propriedades	n, ε_r, etc.
Dados termodinâmicos	Phase behaviour Solid, liquid, gas
Dados espectrais	UV, IV, RMN, EM
Exceto onde denotado, os dados referem-se a materiais sob condições normais de temperatura e pressão Referências e avisos gerais sobre esta caixa. Alerta sobre risco à saúde.

Ftalocianina é um composto macrocíclico aromático intensamente colorido de azul a verde que é amplamente usado em coloração.^[3]^[4]^[5] Ftalocianinas formam compostos de coordenação com a maioria dos compostos da tabela periódica. Estes complexos são também intensamente coloridos e também são utilizados como corantes ou pigmentos. É um material fotossensível utilizado na fabricação de discos graváveis como CD-R, CD-RW, DVD-R ou DVD-RW.^[6]^[7]

Propriedades

Imagens STM de moléculas individuais registrada em viés de −2 V (esquerda) e +1 V (direita). Note-se que STM sonda a densidade de elétrons nas faixas de HOMO/LUMO em vez de perfis atômicos.^[8]

Ftalocianina não substituída, H₂Pc, e muitos de seus complexos tem muito baixa solubilidade em solventes orgânicos. Benzeno a 40 °C dissolve menos de um miligrama de H₂Pc ou CuPc por litro. H₂Pc ou CuPc dissolve-se facilmente em ácido sulfúrico devido à protonação dos átomos de nitrogênio formando pontes sobre os anéis de pirrol. Muitos compostos ftalocianina são muito estáveis termicamente, não fundem-se, mas podem ser sublimados, CuPc sublima-se a >500 °C sob atmosfera de gases inertes (nitrogênio, CO₂). Os complexos de ftalocianina substituídos têm frequentemente uma solubilidade muito maior. Eles são menos termicamente estáveis e muitas vezes não pode ser sublimados. Ftalocianinas não substituídas absorvem fortemente luz entre 600 e 700 nm, assim estes materiais são azuis ou verdes. A substituição pode deslocar a absorção para comprimentos de onda mais longos, mudando a cor de azul puro para verde a incolor (quando a absorção está no infravermelho próximo).

Ftalocianinas são estruturalmente relacionadas a outros pigmentos macrocíclicos, especialmente as porfirinas. Ambas apresentam quatro subunidades do tipo pirrol ligadas formando um anel de 16 membros. Os anéis do tipo pirrol na estrutura H₂Pc são relacionados proximamente a isoindol. Tanto funções porfirinas e ftalocianinas como ligantes tetradentado dianiônicos planares que ligam metais através de quatro nitrogênios centrais projetando-se para dentro. Tais complexos são formalmente derivados de Pc^2-, a base conjugada de H₂Pc.

Muitos derivados da ftalocianina primordial são conhecidos, onde quaisquer átomos de carbono do macrociclo são trocados para átomos de nitrogênio ou onde os átomos de hidrogênio do anel são substituídos por grupos funcionais como grupos halogênios, hidróxi, amino, alquil, aril, tiol, alcóxi, nitro, etc..

História

Um composto azul indefinido, o qual agora é conhecido ser a ftalocianina livre de metais, foi primeiramente relatado em 1907.^[9] Em 1927, pesquisadores suíços acidentalmente sintetizaram ftalocianina cobre, naftalocianina cobre e octametilftalocianina cobre em numa tentativa de conversão de o-dibromobenzeno em ftalonitrila. Observaram a enorme estabilidade destes complexos, mas não caracterizaram posteriormente estes complexos azuis.^[10] No mesmo ano, ftalocianina cobre foi também descoberta na empresa Scottish Dyes, Ltd., em Grangemouth, Scotland (posteriormente ICI).^[11]

Síntese

Ftalocianina forma-se pelo aquecimento de derivados de ácido ftálico que contenham grupos funcionais nitrogenados. Precursores clássicos são ftalonitrila e diiminoisoindol. Na presença de ureia, o aquecimento de anidrido ftálico é uma rota útil para H₂Pc. Estas reações são mais eficientes na presença de sais metálicos. Outros precursores incluem o-cianobenzamida e ftalimida. Vários destes materiais de partida são mostrados na figura abaixo (lado direito). Utilizando estes métodos, produziram-se aproximadamente 57 mil toneladas de ftalocianinas em 1985.^[12]

Derivados halogenados e sulfonados de ftalocianinas cobre são comercialmente importantes. Tais compostos são preparados tratando CuPc com cloro, bromo ou oleum.

Aplicações

Aproximadamente 25% de todos os pigmentos artificiais orgânicos são derivados de ftalocianina.^[12] Corantes Ftalocianina cobre (CuPc) são produzidos por introdução de grupos solubilizantes, tais como um ou mais funções ácido sulfônico. Estes corantes encontram uso extensivo em várias áreas de tingimento de têxteis (corantes diretos para algodão), tingimento por rotação e na indústria de papel. Azul direto 86 é o sal de sódio de CPC-ácido sulfônico enquanto que azul direto 199 é o sal quaternário de amônio do CPC-ácido sulfônico. Os sais quaternário de amônio destes ácidos sulfônicos são usados como corantes solventes por causa de sua solubilidade em solventes orgânicos, e.g. azul solvente 38 e azul solvente Blue 48. O corante derivado do cobalto e uma amina da ftalocianina é o Corante Ftalogen IBN (Phthalogen Dye IBN). 1,3-diiminoisoindoleno, o intermediário formado durante a produção de ftalocianina, usado em combinação com um sal de cobre proporciona o corante GK 161.

Todos os principais fabricantes de pigmentos para pintura artística produzem variantes de ftalocianina cobre, designados color index PB15 (azul) e color indexes PG7 e PG36 (verde).

Ftalocianina também é comumente usada como um corante na fabricação de mídia CD-R de alta velocidade. A maioria das marcas de CD-R usa esse corante, exceto Taiyo Yuden (atualmente CMC Pro) e Verbatim DataLife (a qual usa cianina e corantes azo, respectivamente).^[6]^[7]

Aplicações de nicho

Compostos ftalocianinas metal tem sido examinados como catalisadores para reações redox. As áreas de interesse são a reação de redução de oxigênio e o adoçamento de fluxos de gás por remoção de sulfeto de hidrogênio.

Compostos ftalocianina tem sido pesquisados como materiais doadores em eletrônica molecular, e.g. transistores orgânicos de efeito de campo.^[13]

Ftalocianina cobre (CuPc) pode possivelmente ser usada como meio de armazenamento em computação quântica, devido à extensão de tempo em que seus elétrons podem permanecer em superposição.^[14]

Toxicidade e perigos

Há evidências de que a exposição a ftalocianinas pode causar sérios defeitos congênitos por depleção de cobre em embriões em desenvolvimento.^[15]

Compostos relacionados

As ftalocianinas estão intimamente relacionadas com outras macromoléculas tetrapirrol incluindo porfirinas e porfirazinas. Análogos estruturalmente maiores incluem moléculas isoladas como naftalocianina e complexos supramoleculares.

Relação da ftalocianina com o macrociclo da porfirina.

Referências

↑ ^a ^b ^c Phthalocyanine at Sigma-Aldrich
↑ ^a ^b Base de dados Ftalocianina por AlfaAesar, consultado em 2 de Julho de 2008.
↑ The Phthalocyanines, Vol. 1–4. C. C. Leznoff and A.B.P. Lever (eds.), Wiley 1986–1993.
↑ McKeown, Neil B. (1998) Phthalocyanine Materials – Synthesis, Structure and Function. Cambridge University Press
↑ The Porphyrin Handbook, Vols. 15–20; Karl Kadish, Kevin M. Smith, Roger Guilard (eds); Academic Press 2003.
↑ ^a ^b Karl M. Kadish, Kevin M. Smith, Roger Guilard; The Porphyrin Handbook: Applications of phthalocyanines, Volume 19; Elsevier, 2003. pg 144
↑ ^a ^b Edwin B. Faulkner, Russell J. Schwartz; High Performance Pigments; John Wiley & Sons, 2009. pg 231
↑ Iannuzzi, Marcella; Tran, Fabien; Widmer, Roland; Dienel, Thomas; Radican, Kevin; Ding, Yun; Hutter, Jürg; Gröning, Oliver (2014). «Site-selective adsorption of phthalocyanine on h-BN/Rh(111) nanomesh». Physical Chemistry Chemical Physics. 16 (24). 12374 páginas. PMID 24828002. doi:10.1039/C4CP01466A
↑ Braun, A. & Tcherniac, J. (1907). «Über die Produkte der Einwirkung von Acetanhydrid auf Phthalamid» [On the products of the reaction of acetic anhydride with phthalamide]. Deutsche Chemische Gesellschaft. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 40 (2): 2709–2014. doi:10.1002/cber.190704002202
↑ De Diesbach, Henri; von Der Weid, Edmond (1927). «Quelques sels complexes des o-dinitriles avec le cuivre et la pyridine». Helvetica Chimica Acta. 10. 886 páginas. doi:10.1002/hlca.192701001110
↑ The Discovery of a New Pigment-The Story of Monastral Blue by Imperial Chemical Industries. colorantshistory.org
↑ ^a ^b Gerd Löbbert "Phthalocyanines" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a20_213 10.1002/14356007.a20_213.
↑ Chaidogiannos, G.; Petraki, F.; Glezos, N.; Kennou, S.; Nešpůrek, S. (2009). «Low voltage operating OFETs based on solution-processed metal phthalocyanines». Applied Physics A. 96 (3). 763 páginas. doi:10.1007/s00339-009-5268-1
↑ New material for quantum computing discovered out of the blue. phys.org. October 27, 2013
↑ Sandor, S; Prelipceanu, O; Checiu, I (1985). «Sulphonated phthalocyanine induced caudal malformative syndrome in the chick embryo». Morphologie et embryologie. 31 (3): 173–81. PMID 2931590

Ligações externas

[sigma-1] Phthalocyanine at Sigma-Aldrich

[ALFA-2] Base de dados Ftalocianina por AlfaAesar, consultado em 2 de Julho de 2008.

[3] The Phthalocyanines, Vol. 1–4. C. C. Leznoff and A.B.P. Lever (eds.), Wiley 1986–1993.

[4] McKeown, Neil B. (1998) Phthalocyanine Materials – Synthesis, Structure and Function. Cambridge University Press

[5] The Porphyrin Handbook, Vols. 15–20; Karl Kadish, Kevin M. Smith, Roger Guilard (eds); Academic Press 2003.

[Kadish-6] Karl M. Kadish, Kevin M. Smith, Roger Guilard; The Porphyrin Handbook: Applications of phthalocyanines, Volume 19; Elsevier, 2003. pg 144

[Faulkner-7] Edwin B. Faulkner, Russell J. Schwartz; High Performance Pigments; John Wiley & Sons, 2009. pg 231

[8] Iannuzzi, Marcella; Tran, Fabien; Widmer, Roland; Dienel, Thomas; Radican, Kevin; Ding, Yun; Hutter, Jürg; Gröning, Oliver (2014). «Site-selective adsorption of phthalocyanine on h-BN/Rh(111) nanomesh». Physical Chemistry Chemical Physics. 16 (24). 12374 páginas. PMID 24828002. doi:10.1039/C4CP01466A

[9] Braun, A. & Tcherniac, J. (1907). «Über die Produkte der Einwirkung von Acetanhydrid auf Phthalamid» [On the products of the reaction of acetic anhydride with phthalamide]. Deutsche Chemische Gesellschaft. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 40 (2): 2709–2014. doi:10.1002/cber.190704002202

[10] De Diesbach, Henri; von Der Weid, Edmond (1927). «Quelques sels complexes des o-dinitriles avec le cuivre et la pyridine». Helvetica Chimica Acta. 10. 886 páginas. doi:10.1002/hlca.192701001110

[11] The Discovery of a New Pigment-The Story of Monastral Blue by Imperial Chemical Industries. colorantshistory.org

[Ullmann-12] Gerd Löbbert "Phthalocyanines" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a20_213 10.1002/14356007.a20_213.

[13] Chaidogiannos, G.; Petraki, F.; Glezos, N.; Kennou, S.; Nešpůrek, S. (2009). «Low voltage operating OFETs based on solution-processed metal phthalocyanines». Applied Physics A. 96 (3). 763 páginas. doi:10.1007/s00339-009-5268-1

[14] New material for quantum computing discovered out of the blue. phys.org. October 27, 2013

[15] Sandor, S; Prelipceanu, O; Checiu, I (1985). «Sulphonated phthalocyanine induced caudal malformative syndrome in the chick embryo». Morphologie et embryologie. 31 (3): 173–81. PMID 2931590

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