酞菁铜的绿色合成法

背景技术

酞菁是具有高度稳定性的二维18π电子的芳香体系，现有70 多种不同的金属和非金属可以作为酞菁的中心原子。通常，酞菁的共轭体系指的是由18-π电子芳香云离域体系组成的，是由九个碳氮共轭双键组成的体系，这九个碳氮或碳碳共轭双键“围成”酞菁分子中心空穴，酞菁或金属酞菁特有的分子结构决定了它们可以被多种基团以不同方式发生取代，迄今已有5000 多种酞菁类化合物被合成出来。

酞菁类配合物同天然的卟啉、叶绿素、血红素等有相似的骨架结构,是一类具有π- 电子共轭体系的化合物,具有光、电、磁及催化等独特的物理化学性质。根据这一性质,酞菁在许多科技领域得到应用，例如电化学设备，非线性光电材料，光伏特材料，有机场效应薄膜传感器，等方面均有应用。现在发现了大约有5000种酞菁衍生物，只有酞菁铜材料在工业生产中得以广泛应用。

酞菁铜晶体用XRD确定分子晶体的结构，按着发现晶体结构的晶型顺序分为八种，α-, β-, γ-, δ-, ε-. R-, p-, X-型。由于晶体中分子间作用力很弱，因此结构松散，热膨胀耦合系数和热稳定性差。所以超过200℃其他的晶型就转变成β-型，而且除了p-型以外，其他类型的晶型都可以从β-型直接或间接用化学方法制备。

目前，酞菁类化合物单晶还不能从合成中直接得到，培养酞菁类化合物单晶经常采用浓硫酸溶液重结晶方法；气相物理沉积法，气相物理沉积法生长单晶较短，最长为5mm；溶液梯度降温法，液梯度降温的方法生长周期长，大约80小时。总之，这几种方法都存在生长周期长的缺点，溶并且由于得到晶体尺寸小、成功率低、晶体生长过程中伴随着溶液或载流气体的损耗、晶体与介质分离困难等原因，而给晶体生长带来不便。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种酞菁铜的绿色合成法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

酞菁铜的绿色合成法，包括以下步骤：

（1）以0.1mmol铜盐和0.4mmol吲哚为起始原料，把起始原料放到带有聚四氟乙烯内衬的钢弹中，加入10mmLDMF溶剂；

（2）把钢弹拧紧；

（3）把钢弹放在烘箱里，控制温度在60-80℃，反应50-70min后，冷却至室温；

（4）冷却后过滤，然后用甲醇冲洗，即得紫色针状的酞菁铜。

进一步地，所述的铜盐为硫酸铜。

本发明以铜盐和吲哚为原料，在水里中加热，直接合成金属酞菁化合物，化学反应方程式如下所示：

紫色针状的酞菁铜其分子式为C32H16CuN8，产率可达到65%，单晶为10.5mm左右的。

本发明方法解决酞菁类化合物晶体生长周期长、成功率低和成本高的问题，进而为制备相关的有机功能分子材料单晶样品何以单晶为材料的光电器件提供新的途径。

本发明方法大大缩短了单晶生长时间，成功率非常高；用很短时间就可以生长出10.5mm左右的单晶，同时成功率100%，设备简单，成本低。

具体实施方式

酞菁铜的绿色合成法，包括以下步骤：

（1）以0.1mmol硫酸铜和0.4mmol吲哚为起始原料，把起始原料放到带有聚四氟乙烯内衬的钢弹中，加入10mmLDMF溶剂；

（2）把钢弹拧紧；

（3）把钢弹放在烘箱里，控制温度在80℃，反应70min后，冷却至室温；

（4）冷却后过滤，然后用甲醇冲洗，即得紫色针状的酞菁铜。

所得单晶样品，其中得到最大的晶体：10.5 mm´50 mm´30 mm。

单晶样品分子结构图如图所示，酞菁铜分子式是CuN8C32H16,单晶空间群是P2（1）/n ，参量是：a =14.668(3), b= 4.8109(10), c=19.515(7), α=90, β=121.04(2), γ=90, 单元体积是1179.91（Å）3，根据以上参数，该晶型属于β型。

来源：CN102453034A