配位化学论文小作业之酞菁配合物论文

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1、2010年4月配位化学作业小论文15酞菁及其配合物的发展研究与应用摘要：本文介绍了酞菁化合物的发展简史；综述了酞菁的多种合成方法；对酞菁化合物在光电导体，非线性光学，发光，和有机超晶格结构等方面的应用和存在的问题作了详细描述；并对金属酞菁配合物的合成方法和应用（如，在癌症治疗方面）作了简要说明；同时也阐述了酞菁三明治的发展、合成和应用前景。关键字：酞菁、合成、配合物、应用1.酞菁化合物的发展史l907年。Braun等人在乙醇中加热o-cyanobenzamide。得到的一定数量的蓝色沉淀，后来证实这就

2、是酞菁。在三十年代早期，Linstead及其合作者合成了许多酞菁。1935年，伦敦皇家学院的J.MonteathRobertson用升华法得到了可供X射线衍射研究的单晶，从而使酞菁成为第一个以X射线衍射方法被证实其分子结构特征的有机化合物。酞菁环组成二维共轭π-电子体系，在此体系中，18个π-电子分别于内环C—N位[1],在红光区，酞菁具有强烈的吸收；其固态颜色依据中心原子，晶型，颗粒大小不同，可在深蓝色到金属铜和绿色之间变化。由于酞菁是由vanderwaals构成的分子，存在各种各样的堆积方式,Iw

3、atsu认为酞菁分子堆积是柱状平面结构，在一个酞菁柱内，其作用力主要来自第一临近位。由于酞菁化合物的热稳定性(在空气中加热到400-500℃不发生明显分解)，加上酞菁化合物种类的多样性和其表现出的优异性能，使得酞菁的基础和应用研究得以广泛进行。在工业上，酞菁化合物已经广泛应用于染料和色素但是，酞菁化合物最近在其它领域也引起了广泛兴趣如能量转换(光伏打和太阳能电弛)，光电导材料，气体检测，发光，光学非线性，光敏化荆(photosensitizers)，整流器件(rectifyingdevices)，光存

4、储器件，液晶，低维材料和电致变色等。这些应用大多与酞菁电子结构紧密有关。对酞菁吸收谱研究表明酞菁有两个吸收带：一个是在600-700nm的可见光区(Q—band)，另一个是在300-400nm的近紫外光区(B-hand)。分子轨道理论研究表明：Qhand吸收主要起源于非定域酞菁环体系的π→π*跃迁。特别地,π→π*跃迁包含一个电荷从酞菁外苯环到内环的转移。影响酞菁化合物性质的内在原因主要有中心原子以及化合物的晶型；晶型改变可以通过热处理和溶剂处理进行[1]。2.物化性质描述2010年4月配位化学作业小

5、论文15酞菁是一种具有18个电子的大共轭体系的化合物，它的结构非常类似于自然界中广泛存在的卟啉，但是，与在生物体中扮演重要角色的卟啉不同的是，酞菁是一种完全由人工合成的化合物。X射线结构分析表明，酞菁是由四个异吲哚单元组成的平面大环共轭体系。与卟啉一样，酞菁因为其特有的18电子共轭大环体系符合休特尔规则而具有芳香性[2]。酞菁化合物的基本结构如图1所示。从中可见，酞普类化合物的基本结构是四个异吲哚单元由N桥联所成的大环结构，具有较大的共扼体系，其内环为八个碳原子和八个氮原子交替组成的十六元环，形成平面

6、共扼大π键结构。环内有一空穴，直径约为2.7xlo一1Om，可以容纳铁、铜、钴、镍、钙、钠、镁、锌等许多过渡金属和金属元素[3]。图1酞菁和金属酞菁的分子结构图酞菁类化合物分子中心的2个氢原子可以被不同的金属取代，并与氮形成共价键，另2个氮原子以配位键与金属键合成十分稳定的络合物。能和酞菁络合的金属元素目前已知有近70种。酞菁的苯环上可以引入多种取代基，如烷基、氨基、硝基、磺酸基、羧基、卤素、苄基、硫氰基、苯基、烷氧基、芳氧基等，从而得到酞菁的许多种衍生物[4]。概括的来说，酞菁分子都具有以下几个特点

7、：(1)具有特殊的二维共轭π-电子结构。(2)对光、热具有较高的稳定性。(3)分子结构具有多样性，易裁剪性。分子可以衍生出多种多样的取代配体，可以依据合成目标对配体进行设计、裁剪和组装。(4)配位能力很强，它几乎可以和元素周期表中所有的金属元素发生配位，形成配合物。由于具有以上特点使得卟啉、酞菁化合物的种类繁多，各具特色，用途广泛[2]。3.酞菁的合成[3]2010年4月配位化学作业小论文153.1对称酞著化合物的合成对称酞菁化合物一般是指在酞菁苯环的相同位置上有相同的取代基。这种化合物一般是四取代、

8、八取代、十二取代和十六取代的酞菁。绝大多数的无取代酞菁化合物的溶解性能都很差，在大多数有机溶剂中都不溶，一般只能溶解在浓硫酸中。在酞著环上引入取代基团可以改善酞蓄化合物的溶解性，取代基团可以是磺酸基、硝基、烷基、烷氧基、狡基、胺基、卤素原子，也可以是冠醚环、氮杂环、硫杂环等等，取代基的性质对酞菁化合物的溶解性有较大的影响，使得酞菁化合物能够溶解在水中或有机溶剂中。3.1.1邻氰基苯甲酰胺路线Lineteasd等人将金属镁(或金属锑)或者它们的氧化物(或碳