四硝基酞菁铁合成方法改进.docx
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《四硝基酞菁铁合成方法改进.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《四硝基酞菁铁合成方法改进.docx(20页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、,四硝基酞菁铁合成方法改进李姝颖(解放军理工大学 野战工程学院,江苏 南京 210007)摘要:四硝基酞菁铁良好地催化作用和杀菌效果及其鲜艳的墨绿色为其作为涂料的使用提供了可能性。通过原料角度和经济角度出发,以DMAc(二甲基乙酰胺)作为反应溶剂。利用改进的微波辅助法合成四硝基酞菁铁,再根据单个变量控制法原则,探讨了反应温度、反应时间、催化剂用量、提纯方法等对产率的影响。经过多次实验与多次对比,最终确定了合成四硝基酞菁铁的最佳条件是反应温度260,反应时间15min,催化剂用量0.075ml(占溶剂DMAc的1.5%)。除此之外还比较了三种不同的提纯方法,得到了最佳的提纯方法。关键词:四硝基酞
2、菁铁;最佳合成条件;探讨窗体顶端To investigate the optimum conditions Tetranitro iron phthalocyanineLI Shuying(College of Field Engineering,PLA Univ.of Sci.&Tech.,Nanjing 210007,China)Abstract:窗体顶端Abstract:Tetranitro catalytic iron phthalocyanine well and bactericidal effects of dark green and bright for its use as
3、 a coating provides a possibility.Through feed angle and economic point of view, in DMAc (dimethylacetamide) as the reaction solvent.The improved microwave-assisted synthesis Tetranitro iron phthalocyanine, and then control method according to the principle of a single variable, of reaction temperat
4、ure, reaction time, amount of catalyst, purification methods on yield.After several experiments and multiple comparison, and ultimately determine the optimum conditions for the synthesis of four nitro iron phthalocyanine reaction temperature 260 , reaction time 15min, the amount of catalyst 0.075ml
5、(1.5% of solvent DMAc).In addition to the comparison of three different purification methods to obtain the best purification method.窗体底端窗体底端窗体底端窗体底端窗体底端1 引言 酞菁是一种含有18个电子的大环化合物,由于其颜色鲜艳(常见酞菁为蓝色或绿色)、着色力高、稳定性好、对环境友好等优点常被用来制作颜料。其分子结构十分类似与自然界中的卟啉,而我们在自然界见得最多的卟啉就是存在于植物体内的叶绿素。而酞菁因分子间的强烈相互作用,使得其溶解性较差,限制了其应用【
6、1】。由于在酞菁结构的4个苯环上存在有16个活化位置(在酞菁环上28个位置中,1,4,8,11,15,18,22,25 位称为 位,2,3,9,10,16,17,23,24 位称为 位(如图1-1所示)【2】,这样就允许了诸如硝基、氨基、羧基这样的取代基团可以自由并入其16个活化位置上,形成功能各异、品类繁多的的酞菁类化合物【3】。其次,酞菁大环的中间位置有个空穴,此空穴位置可以容纳铁、铜、锌、镍、钴等许多金属和过渡族金属元素【4】。这样就使得酞菁结构可以根据使用领域的不同,设计出功能各异的酞菁类化合物,扩展了其应用领域【5】。 金属类酞菁衍生物具有很好的催化作用,且催化过程中产生的过氧化离子
7、和单线态氧能有效地杀灭细菌。但单纯的金属酞菁难溶于水和有机溶剂,限制了其应用。在本实验中合成的是四硝基酞菁铁,四硝基酞菁铁的催化氧化功能产生活性氧环境,可以有效地抑制细菌的生长繁殖。其良好地催化作用和杀菌效果及鲜艳的墨绿色为其作为颜料提供了可能。利用改进的微波辅法合成的四硝基酞菁铁,使单纯金属酞菁的溶解性能有所提高、并有效解决了传统金属酞菁合成方法中耗时长、产率低、提纯难度大等问题。选择DMAc作为反应溶剂,考察了反应温度、反应时间、催化剂用量、提纯方法等对产率的影响。图1-1酞菁结构示意图 图1-2 金属酞菁结构示意图2 实验部分2.1 实验试剂与仪器4-硝基邻苯二甲腈:分析纯,广拓化学上海
8、有限公司;N,N-二甲基乙酰胺(DMAc):分析纯,上海凌峰化学试剂有限公司;1,8-二氮杂双环5.4.0十一碳-7-烯(DBU):分析纯,天津希恩思生化科技有限公司;FeCl36H2O:分析纯,国药集团化学试剂有限公司;无水乙醇:分析纯,上海凌峰化学试剂有限公司。集热式恒温加热磁力搅拌器:DF-101S,巩义市英峪高科仪器厂;电子天平:JA3003,上海良平仪器仪表有限公司;真空干燥箱:876-1,上海沪南科学仪器联营厂。表2-2实验仪器名称规格生产厂商集热式恒温加热磁力搅拌器DF-101S巩义市英峪高科仪器厂电子天平JA3003上海良平仪器仪表有限公司真空干燥箱876-1上海沪南科学仪器联
9、营厂图2-1恒温加热磁力搅拌器图2-2真空干燥箱2.2 合成方法 在操作面板上将恒温磁力油浴锅的温度设置为260,打开恒温油浴锅的加热和搅拌按钮先进行预热。当油浴锅的温度接近260摄氏度时,用精密电子天平称取4-硝基邻苯二甲腈0.642g(4mmol),六水合三氯化铁0.2702g(1mmol),在称取六水合三氯化铁的过程中因其易潮解,操作要迅速。将称取的原料倒入100ml的三口圆底烧瓶中,并加入5ml的二甲基乙酰胺作为溶剂。将装有原料的圆底烧瓶放入油浴锅中进行恒温加热,应溶剂二甲基乙酰胺的沸点为166,同时开启冷凝回流装置。将恒温磁力油浴锅控制板面上的磁力搅拌的调速旋钮打开,使原料在磁力搅拌
10、作用下混合均匀。待搅拌约5min左右后,用精准微量滴管将0.075ml的催化剂DBU加入,反应15min20min左右。将反应得到的产物提纯,提纯后在真空干燥箱中将其烘干,最后得到的墨绿色粉末即为四硝基酞菁铁。图2-3反应装置图2.3反应机理 按照合成方法上来分的话,有固相法,液相法及微波辅助法【6】。本实验中利用的是改进的微波辅助法,鉴于所需的美国CEM公司的聚焦单模微波有机合成仪价格比较昂贵,且微波仪还存在一定的安全隐患。从经济安全角度出发,选择集热式恒温加热磁力搅拌器代替单模微波有机合成仪。 在本实验中,采用模板反应法来合成四硝基酞菁铁。该方法是以金属元素作为模板剂,即此处以1mmol的
11、铁作为模板,通过模板反应,由可以形成酞菁环的前驱分子直接环合而成【7】,即在DMAc溶剂中4mmol的4-硝基邻苯二甲腈先形成空穴的酞菁大分子环,作为模板的铁此时在前驱酞菁大分子环下进入空穴环合而成四硝基酞菁铁。这种方法的优点是步骤少,产率高,且目标产物中含的空心酞菁较少,便于后续的提纯【7】。 金属氯化物六水合三氯化铁为反应提供模板,此时4个4-硝基邻苯二甲腈分子作为待组装的分子在催化剂DBU的作用下与铁结合,而4个4-硝基邻苯二甲腈得到的异引哚单元通过氮原子桥联,最终形成大环共轭芳香体系【8】。这种反应机理具有高度可复制性,为合成其他的金属类酞菁化合物提供了可能,当选择不同的金属氯化物作为
12、模板时,就会有相应的金属类酞菁化合物生成【9】。图2-1四硝基酞菁铁合成路线(MX为六水合三氯化铁)3最佳合成条件探讨 在合成四硝基酞菁铁的过程中影响反应进程的因素主要有(1)反应温度的设定(2)反应时间的设定(3)催化剂用量(4)反应溶剂的选择(5)提纯方法的选择3.1 反应温度 首先固定反应时间20min,催化剂用量0.05ml,考察了温度在(220、240、260、280)对产率的影响。对于实验中所用的集热式恒温加热磁力搅拌器其最高加热温度可达400。在利用油浴加热的过程中,经过多次实验,反应温度在220时,三口烧瓶壁上开始出现绿色,说明此时体系开始反应,已经有少量的酞菁生成。在温度设定
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 硝基 酞菁铁 合成 方法 改进
![提示](https://www.deliwenku.com/images/bang_tan.gif)
限制150内