專利名稱：一種用銅粉直接合成酞菁銅晶體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種酞菁銅合成技術(shù)，具體為一種用銅粉直接合成酞菁銅晶體 的方法。
背景技術(shù)：
酞菁是具有高度穩(wěn)定性的二維18兀電子的芳香體系，現(xiàn)有70多種不同的 金屬和非金屬可以作為酞菁的中心原子，而且可以在酞菁的周圍引入多種取代 基而生成不同的酞菁衍生物。酞菁類配合物同天然的嚇啉、葉綠素、血紅素等 有相似的骨架結(jié)構(gòu)，是一類具有兀-電子共軛體系的化合物，具有光、電、磁及 催化等獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)。根據(jù)這一性質(zhì)，酞菁在許多科技領(lǐng)域得到應(yīng)用， 例如電化學(xué)設(shè)備，非線性光電材料，光伏特材料，有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)薄膜傳感器等方 面均有應(yīng)用。現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了大約有5000種酞菁衍生物，只有酞菁銅材料在工業(yè)生 產(chǎn)中得以廣泛應(yīng)用。
酞菁銅晶體用XRD (即X射線衍射，通過對(duì)材料進(jìn)行X射線衍射，分 析其衍射圖譜，獲得材料的成分、材料內(nèi)部原子或分子的結(jié)構(gòu)或形態(tài)等信 息的研究手段)確定分子晶體的結(jié)構(gòu)，按著發(fā)現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)的晶型順序分為八種， a-,p-,Y-，5-,s-.R-,7U-,X-型。由于晶體中分子間作用力很弱，因此結(jié)構(gòu)松散，熱 膨脹耦合系數(shù)和熱穩(wěn)定性差，所以超過20(TC其他的晶型就轉(zhuǎn)變成P-型，而且 除了7i-型以外，其他類型的晶型都可以從P-型直接或間接用化學(xué)方法制備。
目前，酞菁類化合物單晶還不能從合成中直接得到，尤其是酞菁銅晶體， 培養(yǎng)酞菁類化合物單晶經(jīng)常采用濃硫酸溶液重結(jié)晶方法、氣相物理沉積法和溶 液梯度降溫法。這幾種方法都存在生長(zhǎng)周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)，并且由于得到晶體尺寸 小、成功率低、晶體生長(zhǎng)過程中伴隨著溶液或載流氣體的損耗、晶體與介質(zhì)分離困難等原因，而給晶體生長(zhǎng)帶來不便，從而限制了酞菁類化合物在工業(yè)生產(chǎn) 中的廣泛應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決現(xiàn)有酞菁銅晶體的制備方法存在生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、得到的晶體 尺寸小、成功率低、成本高等問題，提供一種用銅粉直接合成酞菁銅晶體的方 法。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種用銅粉直接合成酞菁銅晶體的方 法，包括以下步驟以二甲基甲酰胺(DMF)為溶劑，銅粉和吲哚為起始原料， 將銅粉和吲哚以摩爾比為1 : 2 5的比例加入反應(yīng)釜中，然后加入二甲基甲酰
胺溶劑，在溫度為150 270。C下反應(yīng)4 12小時(shí)后，冷卻至室溫；最后過濾，
即可直接得到紫色針狀的酞菁銅晶體。上述反應(yīng)中，溶劑的作用是溶解反應(yīng)物， 使反應(yīng)物相互接觸均勻，受熱均勻，從而使反應(yīng)易于進(jìn)行，反應(yīng)充分，同時(shí)也 起到保持反應(yīng)溫度恒定的作用，其加量可根據(jù)反應(yīng)物的加量確定，是本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員所熟知的。
上述反應(yīng)釜至少可選用帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的鋼彈(普通鋼制反應(yīng)釜)，為 現(xiàn)有公知設(shè)備，使用時(shí)，可把起始原料放到鋼彈中，然后加入二甲基甲酰胺溶
劑，把鋼彈擰緊，再把鋼彈放在烘箱里，加熱至反應(yīng)溫度；過濾時(shí)至少可選用 甲醇沖洗。
本發(fā)明的反應(yīng)機(jī)理如下
<formula>formula see original document page 4</formula>為了進(jìn)一步確定利用本發(fā)明所述方法得到的酞菁銅的晶體大小、分子結(jié)構(gòu) 以及晶型，本發(fā)明還進(jìn)行了以下分析，如圖1所示，是利用本發(fā)明所述的方法
直接合成的酞菁銅晶體中得到的最大晶體10.5 mmx50 jmix30 |tim;如圖2所 示，是利用本發(fā)明所述的方法直接合成的酞菁銅晶體的分子空間結(jié)構(gòu)圖，酞菁 鎳分子式為CuN8C32H16，單晶空間群是P2 (1) /n ，參量是a =14.668(3)， b= 4.8109(10), c=19.515(7), a =90, P =121.04(2)， Y =90，單元體積是1179.91 (A) 3， 根據(jù)以上參數(shù)判定該晶型屬于I3型；如圖3所示，是利用本發(fā)明所述的方法直 接合成的酞菁銅晶體分子堆積結(jié)構(gòu)圖；如圖4、圖5所示，利用本發(fā)明所述的 方法直接合成的酞菁銅晶體的X-射線多晶衍射圖譜與標(biāo)準(zhǔn)圖譜進(jìn)行對(duì)比，主峰 位置與標(biāo)準(zhǔn)比較卡吻合很好。
傳統(tǒng)的氣相物理沉積法生長(zhǎng)單晶較短，最長(zhǎng)為5mm，溶液梯度降溫的方法 生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，大約80小時(shí)，與這兩種方法比較，本發(fā)明所述的方法大大縮短了 單晶生長(zhǎng)時(shí)間，用8小時(shí)就可以生長(zhǎng)出10.5mm的單晶，另外溶劑容易除掉， 成功率100%，設(shè)備簡(jiǎn)單，反應(yīng)時(shí)間短，成本低，產(chǎn)率高，可達(dá)65%以上。


圖1為利用本發(fā)明所述的方法得到的酞菁銅單晶樣品圖片；
圖2為利用本發(fā)明所述的方法得到的酞菁銅單晶樣品分子結(jié)構(gòu)圖3利用本發(fā)明所述的方法得到的酞菁銅單晶樣品分子堆積結(jié)構(gòu)圖4為利用本發(fā)明所述的方法得到的酞菁銅單晶樣品X-射線多晶衍射圖譜
圖5為酞菁銅單晶樣品的X-射線多晶衍射標(biāo)準(zhǔn)圖譜
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
一種用銅粉直接合成酞菁銅晶體的方法，包括以下步驟以二甲基甲酰胺 為溶劑，銅粉和吲哚為起始原料，將銅粉和吲哚以摩爾比為1 : 2的比例加入鋼 彈中，然后加入二甲基甲酰胺溶劑，把鋼彈擰緊后放在烘箱里，加熱至150'C，反應(yīng)4小時(shí)后，冷卻至室溫；最后過濾，用甲醇沖洗，即可直接得到紫色針狀
的酞菁銅晶體，產(chǎn)率為65%。
實(shí)施例2:
一種用銅粉直接合成酞菁銅晶體的方法，包括以下步驟以二甲基甲酰胺 為溶劑，銅粉和吲哚為起始原料，將銅粉和吲哚以摩爾比為1 : 5的比例加入反 應(yīng)釜中，然后加入二甲基甲酰胺溶劑，在溫度為270'C下反應(yīng)12小時(shí)后，冷卻 至室溫；最后過濾，用水沖洗，即可直接得到紫色針狀的酞菁銅晶體，產(chǎn)率為 65%。 實(shí)施例3:
一種用銅粉直接合成酞菁銅晶體的方法，包括以下步驟以二甲基甲酰胺 為溶劑，銅粉和吲哚為起始原料，將銅粉和吲哚以摩爾比為1 : 5的比例加入反
應(yīng)釜中，然后加入二甲基甲酰胺溶劑，在溫度為15(TC下反應(yīng)12小時(shí)后，冷卻 至室溫；最后過濾，即可直接得到紫色針狀的酞菁銅晶體，產(chǎn)率為68%。 實(shí)施例4:
一種用銅粉直接合成酞菁銅晶體的方法，包括以下步驟以二甲基甲酰胺 為溶劑，銅粉和吲哚為起始原料，將銅粉和吲哚以摩爾比為1 : 4的比例加入反 應(yīng)釜中，然后加入二甲基甲酰胺溶劑，在溫度為200'C下反應(yīng)8小時(shí)后，冷卻 至室溫；最后過濾，即可直接得到紫色針狀的酞菁銅晶體，產(chǎn)率為70%。 實(shí)施例5:
一種用銅粉直接合成酞菁銅晶體的方法，包括以下步驟以二甲基甲酰胺 為溶劑，銅粉和吲哚為起始原料，將銅粉和吲哚以摩爾比為1 : 3的比例加入反
應(yīng)釜中，然后加入二甲基甲酰胺溶劑，在溫度為25(TC下反應(yīng)10小時(shí)后，冷卻 至室溫；最后過濾，即可直接得到紫色針狀的酞菁銅晶體，產(chǎn)率為72%。
權(quán)利要求
1、一種用銅粉直接合成酞菁銅晶體的方法，其特征是包括以下步驟以二甲基甲酰胺為溶劑，銅粉和吲哚為起始原料，將銅粉和吲哚以摩爾比為1∶2～5的比例加入反應(yīng)釜中，然后加入二甲基甲酰胺溶劑，在溫度為150～270℃下反應(yīng)4～12小時(shí)后，冷卻至室溫；最后過濾，即可直接得到紫色針狀的酞菁銅晶體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種酞菁銅合成技術(shù)，具體為一種用銅粉直接合成酞菁銅晶體的方法，解決現(xiàn)有酞菁銅晶體的制備方法存在生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、得到的晶體尺寸小、成功率低、成本高等問題，包括以下步驟以二甲基甲酰胺(DMF)為溶劑，銅粉和吲哚為起始原料，將銅粉和吲哚以摩爾比為1∶2～5的比例加入反應(yīng)釜中，然后加入二甲基甲酰胺溶劑，在溫度為150～270℃下反應(yīng)4～12小時(shí)后，冷卻至室溫；最后過濾，即可直接得到紫色針狀的酞菁銅晶體。本發(fā)明所述的方法大大縮短了單晶生長(zhǎng)時(shí)間，用8小時(shí)就可以生長(zhǎng)出10.5mm的單晶，另外溶劑容易除掉，成功率100％，設(shè)備簡(jiǎn)單，反應(yīng)時(shí)間短，成本低，產(chǎn)率高，可達(dá)65％以上。
文檔編號(hào)C07D487/00GK101659666SQ20091007558
公開日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月26日
發(fā)明者夏道成, 雙 韓 申請(qǐng)人:運(yùn)城學(xué)院