07 酞菁铜的合成
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
这种不用任何溶剂的固相法具有简单、污染小的优点，但同时也具有产率低和纯度较低 的不足，其产品往往含有一定量的催化剂和未耗尽的原料及原料缩合中间体，由于酞菁铜的 溶解性差，化学性质稳定，可依次用稀碱溶液、酸溶液、有机溶剂进行洗涤，使纯度达 98% 以上，如果要求更高纯度，可先将其溶于浓 H2SO4，然后用水稀释（用水稀释时要将溶液往 水里加，千万不能反过来！）生成沉淀多次洗涤来提纯
二、实验原理 金属酞菁是近年来广泛研究的经典金属大环配合物中的一类，基本结构和天然金属卟啉 相似。金属酞菁具有良好的热稳定性和化学稳定性。这类配合物具有半导体、光电导、光化 学反应活性、荧光、光记忆等特性。 酞菁(H2Pc)的分子结构如图 1 所示。它是四氮大环配体的重要种类，具有高度共轭 π 体 系。酞菁能与金属离子形成酞菁配合物(MPc)，其分子结构如图 2 所示。
类别
编号 07
电石游泳实验室
…
…
…
…
…
…
…
… …
有机合成实验报告
…
…
…
装
…
… …
酞菁铜的合成
…
…
… 订
The synthesis of Copper phthalocyanine
…
…
…
…
…
…
线
… …
学院名称： 化学与环境工程学院
…
… … …
专业班级：应用化学 2012 级 1 班
…
… …
姓 名：
王云龙
第 3 页，共 3 页
： 201205020017
实验时间：
2014.7.29
第 0 页，共 3 页
实验名称： 二酞〇一菁四铜年的制 合成
实验时间： 专业班级：
年 月 日 姓名： 学号：
合作者：
编
指导教师：
号
一、实验目的 1.通过合成酞菁铜，了解大环配合物的一般合成方法，及金属模板反应在合成中的应用; 2.进一步熟练掌握合成中的常规操作方法和技能。
三、实验药品及仪器 邻苯二甲酸、溴化亚铜、尿素、钼酸铵、无水乙醇、HCl(4mol/L)、10%NaOH 溶液； 250mL 标准口三颈烧瓶、电热炉、温度计套、温度计、防溅球、空心塞、缓冲瓶、烧杯、 量筒、研钵、天平、循环水真空泵、布氏漏斗、吸滤瓶
四、实验步骤 1.称取 5g 邻苯二甲酸、1g 溴化亚铜、7g 尿素、0.1g 钼酸铵催化剂，在研钵中研细混合 均匀后转入三颈烧瓶。 2.在三颈烧瓶支口分别加上温度计套、防溅球、空心塞，并用电热炉加热至 100°C 左右， 此时混合物开始熔融。150°C 左右有蓝紫色出现，保持温度上升至 190°C 左右。在此温度下 保持恒温 15min 即反应完毕。 3.将三颈烧瓶缓缓冷却至室温，向瓶内加 50mL 4mol/L HCl 浸泡，并用玻璃棒轻轻捣碎 瓶内固体，将固体连同加入的 HCl 一起转到研钵中将固体研细。 4.将上述在酸溶液中的固体研细后一起转移到烧杯中煮沸，冷却后转移到布氏漏斗中抽
验效果的情况下选用的也是标准磨口的具支锥形瓶，实验过程中发现尿素大量在防溅球 以及缓冲瓶中凝结并有大量氨的挥发，这也是产率降低的一个原因。
由于加热的时候使用的是电炉，加热过程中反应物的温度很难控制在特定的范围 内，这造成反应温度停留在文献要求范围内的时间很短，这也给产物的纯度以及产率带 来了很大的影响。
NNN
NH HN
N
N
N
NNN
NM N
N
N
N
图1 自由酞菁分子结构图
图2 金属酞菁分子结构图
本实验采用模板反应制备酞菁铜配合物，以溴化亚铜、邻苯二甲酸和尿素为原料，钼酸
铵为催化剂，不使用溶剂而在熔融条件下一锅生成目标产物，其中溴化亚铜中的铜也是反应
的模板离子，邻苯二甲酸和尿素这些简单的配体单元则在配位离子模板周围缩合成酞菁大
七、思考题 1.在合成酞菁铜过程中应注意哪些问题？ 答：防止反应过程中氨的挥发，特别要注意温度的控制 2.查阅有关文献，根据酞菁铜的性质，设计酞菁铜的提纯方法。 答：由于酞菁铜的溶解性差，化学性质稳定，可依次用稀碱溶液、酸溶液、有机溶剂 进行洗涤，使纯度达 98%以上，如果要求更高纯度，可先将其溶于浓 H2SO4，然后用水稀释 （用水稀释时要将溶液往水里加，千万不能反过来！）生成沉淀多次洗涤来提纯
环，反应式如下：
CuBr+4
+CO（NH2）2—→CuPc+H2O+CO2
该反应机理大致如下：首先尿素在催化剂作用下形成氨和异氰酸，随后邻苯二甲酸与氨 反应生成邻苯二甲酰亚胺，邻苯二甲酰亚胺再与异氰酸反应脱去 CO2生成 1,3-二甲基吲哚啉，
第 1 页，共 3 页
接着两分子的上述中间体再次缩合，最后与溴化亚铜作用生成酞菁铜：
第 2 页，共 3 页
滤，再将 50mL10%NaOH 溶液将加入漏斗中常压缓慢过滤，再用水洗涤沉淀抽滤，最后用 无水乙醇洗涤沉淀 2~3 次，取出固体用电炉余热烘干，称重并计算产率。
五、实验装置
图一 文献实验装置
图二 实际实验装置
六、实验反思总结 在这个实验装置中，导气管使用的是标准磨砂口防溅球，其中的缓冲瓶在不影响实
二、实验原理 金属酞菁是近年来广泛研究的经典金属大环配合物中的一类，基本结构和天然金属卟啉 相似。金属酞菁具有良好的热稳定性和化学稳定性。这类配合物具有半导体、光电导、光化 学反应活性、荧光、光记忆等特性。 酞菁(H2Pc)的分子结构如图 1 所示。它是四氮大环配体的重要种类，具有高度共轭 π 体 系。酞菁能与金属离子形成酞菁配合物(MPc)，其分子结构如图 2 所示。
类别
编号 07
电石游泳实验室
…
…
…
…
…
…
…
… …
有机合成实验报告
…
…
…
装
…
… …
酞菁铜的合成
…
…
… 订
The synthesis of Copper phthalocyanine
…
…
…
…
…
…
线
… …
学院名称： 化学与环境工程学院
…
… … …
专业班级：应用化学 2012 级 1 班
…
… …
姓 名：
王云龙
第 3 页，共 3 页
： 201205020017
实验时间：
2014.7.29
第 0 页，共 3 页
实验名称： 二酞〇一菁四铜年的制 合成
实验时间： 专业班级：
年 月 日 姓名： 学号：
合作者：
编
指导教师：
号
一、实验目的 1.通过合成酞菁铜，了解大环配合物的一般合成方法，及金属模板反应在合成中的应用; 2.进一步熟练掌握合成中的常规操作方法和技能。
三、实验药品及仪器 邻苯二甲酸、溴化亚铜、尿素、钼酸铵、无水乙醇、HCl(4mol/L)、10%NaOH 溶液； 250mL 标准口三颈烧瓶、电热炉、温度计套、温度计、防溅球、空心塞、缓冲瓶、烧杯、 量筒、研钵、天平、循环水真空泵、布氏漏斗、吸滤瓶
四、实验步骤 1.称取 5g 邻苯二甲酸、1g 溴化亚铜、7g 尿素、0.1g 钼酸铵催化剂，在研钵中研细混合 均匀后转入三颈烧瓶。 2.在三颈烧瓶支口分别加上温度计套、防溅球、空心塞，并用电热炉加热至 100°C 左右， 此时混合物开始熔融。150°C 左右有蓝紫色出现，保持温度上升至 190°C 左右。在此温度下 保持恒温 15min 即反应完毕。 3.将三颈烧瓶缓缓冷却至室温，向瓶内加 50mL 4mol/L HCl 浸泡，并用玻璃棒轻轻捣碎 瓶内固体，将固体连同加入的 HCl 一起转到研钵中将固体研细。 4.将上述在酸溶液中的固体研细后一起转移到烧杯中煮沸，冷却后转移到布氏漏斗中抽
验效果的情况下选用的也是标准磨口的具支锥形瓶，实验过程中发现尿素大量在防溅球 以及缓冲瓶中凝结并有大量氨的挥发，这也是产率降低的一个原因。
由于加热的时候使用的是电炉，加热过程中反应物的温度很难控制在特定的范围 内，这造成反应温度停留在文献要求范围内的时间很短，这也给产物的纯度以及产率带 来了很大的影响。
NNN
NH HN
N
N
N
NNN
NM N
N
N
N
图1 自由酞菁分子结构图
图2 金属酞菁分子结构图
本实验采用模板反应制备酞菁铜配合物，以溴化亚铜、邻苯二甲酸和尿素为原料，钼酸
铵为催化剂，不使用溶剂而在熔融条件下一锅生成目标产物，其中溴化亚铜中的铜也是反应
的模板离子，邻苯二甲酸和尿素这些简单的配体单元则在配位离子模板周围缩合成酞菁大
七、思考题 1.在合成酞菁铜过程中应注意哪些问题？ 答：防止反应过程中氨的挥发，特别要注意温度的控制 2.查阅有关文献，根据酞菁铜的性质，设计酞菁铜的提纯方法。 答：由于酞菁铜的溶解性差，化学性质稳定，可依次用稀碱溶液、酸溶液、有机溶剂 进行洗涤，使纯度达 98%以上，如果要求更高纯度，可先将其溶于浓 H2SO4，然后用水稀释 （用水稀释时要将溶液往水里加，千万不能反过来！）生成沉淀多次洗涤来提纯
环，反应式如下：
CuBr+4
+CO（NH2）2—→CuPc+H2O+CO2
该反应机理大致如下：首先尿素在催化剂作用下形成氨和异氰酸，随后邻苯二甲酸与氨 反应生成邻苯二甲酰亚胺，邻苯二甲酰亚胺再与异氰酸反应脱去 CO2生成 1,3-二甲基吲哚啉，
第 1 页，共 3 页
接着两分子的上述中间体再次缩合，最后与溴化亚铜作用生成酞菁铜：
第 2 页，共 3 页
滤，再将 50mL10%NaOH 溶液将加入漏斗中常压缓慢过滤，再用水洗涤沉淀抽滤，最后用 无水乙醇洗涤沉淀 2~3 次，取出固体用电炉余热烘干，称重并计算产率。
五、实验装置
图一 文献实验装置
图二 实际实验装置
六、实验反思总结 在这个实验装置中，导气管使用的是标准磨砂口防溅球，其中的缓冲瓶在不影响实