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酞菁的性质与应用研究国内外文献综述

目录

1.1酞菁概述 1

1.2酞菁的理化性质 2

1.3酞菁的应用 3

1.4酞菁的合成 5

参考文献 8

1.1酞菁概述

酞菁具有有18电子的芳香共轭体系，由8个N、8个C组成的配合物。酞菁于卟啉存在差异，酞菁可以通过人工合成，与天然存在的卟啉结构上有些差别，将卟啉环上的内消旋位碳原子替换为氮原子就形成了四氮杂卟啉，再将四个苯环外接在四吡咯大环的外侧，就可以得到得一个未被取代的酞菁分子。酞菁中拥有特殊大环共轭，其18个π电子形成了一个大的离域共轭结构I3,其电子云密度在这个离域共轭环上分布的十分均匀，正是由于结构的特殊性，在酞菁分子中四吡咯大环外侧的四个苯环只发生了微小的形变，且分子内各碳氮键的长度也几乎一致。拥有平面大环电子离域结构的酞菁有着良好的光电性质，将其用于有机半导体、分子磁体、能量转化材料等领域会有广阔的应用前景。

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图2.1卟啉、四氮杂卟啉、酞菁结构示意图

1907年，Braun等4在进行CH?COOH与邻苯二甲酰胺的脱水反应时合成的邻氰基苯甲酰胺中掺杂了少量的蓝色沉淀，经过后期的研究证明这些蓝色沉淀产物就是酞菁类

化合物。

1927年，Diesbach等5尝试使用邻二溴苯和氰化亚铜在吡啶中混合反应的方式来制备合成邻苯二腈，再反应完成后得到了一种不论是在酸性条件下还是碱性条件下都能稳定存在的深蓝色的络合物。

1928年，一家苏格兰的化工厂，在生产车间中反应装置在进行使用邻苯甲酸酐来制备邻苯二甲酰亚胺的反应时，由于意外发生使得实验装置的玻璃管道出现破裂，使得反应试剂直接与空气接触，在后续处理事故时发现在管道破碎露出铁管处得白色邻苯二甲酰亚胺中出现一些蓝绿色的沉淀物6。

1934年，帝国大学学者Linstead等7,深入研究了上述蓝绿色沉淀物质，并展示了其结构与特性。Linstead提出将这种蓝色物质以及其他具有H?Pc结构的有机化合物都以酞菁命名，自此酞菁便进入化学家们的世界中，引得许多学者争相研究。

1.2酞菁的理化性质

酞菁的颜色多种多样较为艳丽，优异的着色性使其成为良好的有机染料，优越的光热稳定性、光电性质让其成为优秀的能量转化材料，分子结构可调节能衍生多种取代配体，酞菁大环上有16个取代位点，在不同位置上取代相同或不同的基团都会改变大共轭环上的电子云分布情况，若引入的是共轭基团则可以扩大酞菁环上电子的离域范围，从而影响整个酞菁分子的颜色、化学活性、溶解性等性质，让其能够根据目标材料的性质去进行设计、裁剪和组装以达到预期目的。

金属酞菁化合物及其衍生物拥有以下特征：中心的氮原子具有碱性，而两个氮氢键具有酸性，可接受两个质子生成的二价正离子，或在强碱的作用下失去两个质子生成正二价的离子，四氮杂卟啉环的平面作为芳香族电子共轭的场地，金属离子配位到四个吡咯结构包围形成中心空穴中，形成配合物；酞菁分子的共轭呈现出很高的平面性，通常在平面轴向位置发生催化反应；芳香环具有电子受体特性同时也具有电子供体特性，化学性质非常稳定。

通常使用金属离子络合的酞菁于三大类催化反应：催化分解反应、有氢参与的催化反应、有氧参与的催化反应，而影响催化反应过程的主要因素有以下两种：(1)金属酞菁配合物的氧化还原点位主要受到中心空穴配位的金属离子的影响，不同离子配位产生的

电位不同，其分子相对应的催化活性也根据配位离子不同发生变化；(2)在金属酞菁四吡咯大环周围的苯环上有可以发生取代反应的位点，可以将多种取代基连接到酞菁环上从而形成取代金属酞菁，不同取代基会让酞菁环的共轭结构发生变化，大共轭环上的电子云密度分布会不均会向取代基偏移，这样会使得配位体的供、吸电子能力受到影响，因此酞菁分子的催化活性也随配位体的供、吸电子能力强弱而发生变化。

1.3酞菁的应用

酞菁自问世以来发展十分迅猛，而其用途也从最开始有机染料领域扩展到了更多的领域，之所以金属酞菁及其衍生物能蓬勃发展必然离不开酞菁及其衍生物本身的特殊性能。

1、光敏剂

酞菁类金属配合物化学性质十分稳定且具有一定的水溶性，在医药领域由常常作为光敏剂被用于治疗方法中，对于有效治疗患者起着重要作用。光动力抗菌疗法是一种新型治疗手段，其原理是用光敏剂作为催化剂，再把微生物病原体通过可见光的作用诱导并氧化分解从能而达到微生物灭活的效果，近些年再原有的光动力治疗方法的基础上不断进行深入研究才逐渐将这种新型的治疗手段发展起来8。由于酞菁具有低毒性、在光疗窗□波长(180~400nm)处吸收强度较大、光敏化能力较强等优点，使酞菁金属配合物成为了新一代的抗癌光敏剂。研究金属酞菁配合物与白蛋白的结合作用方式