四氨基锌酞菁的固相合成【开题报告】.doc

1、毕业论文开题报告 高分子材料与工程 四氨基锌酞菁的固相合成 一、选题的背景和意义 酞菁类化合物是具有四氮杂四苯并卟啉结构的化合物。自 1907年最 初发现以来，其发展相当迅速 , 在短短几十年时间里已有 5000多种酞菁类化合物问世，用途也由最初的有机颜料和染料扩展到其他许多重要领域。酞菁颜料以其优良的耐热、耐晒、耐酸碱性能及鲜艳的蓝绿色泽在工业上广泛用于汽车、服装、食品、印刷、橡胶、纺织、皮革等的着色工艺；尤其 80年代以来，酞菁类化合物在光电复印等现代高技术领域得到新的应用，掀起了酞菁类化合物的研究热潮。 近些年 来，随着纺织等行业对染料新品种的需求趋于饱和、染料工业的发展日益趋于成熟，对

2、应于传统行业的染料品种的开发缓慢。功能材料的研究拓展了研究范围。酞菁化合物以其独特的物理性质、化学特性最早受到研究者的关注。目前酞菁已涉及 太阳能电池、电子照相、光盘存储和非线性光学等领域的研究，同时，一些金属酞菁化合物由于具有较强的光催化、光敏化和荧光特性，在新型功能材料中起着举足轻重的地位。 影响金属酞菁合成产率的因素有反应温度、反应物的比例、催化剂和反应时间等，本论文主要采用固相法，根据不同反应物的比例和温度来研究合成四氨基锌酞 菁的最佳条件。本实验主要研究：在不同的实验条件下，先合成硝基为取代基的四硝基锌酞菁，再将硝基还原为氨基为取代基的四氨基锌酞菁，通过比较实验数据，（产率、红外和紫

3、外光谱测定，），研究金属酞菁的结构，并测定其各种物理化学性能，并进一步探索出最优条件。合成的四氨基锌酞菁与四硝基锌酞菁相比，具有更加优良的物理化学性能，对扩大酞菁化合物在各领域中的应用有非常重要的意义。 二、研究目标与主要内容 （含论文提纲） 在相同的实验条件下，通过多组对比实验，用固相法探索出合成硝基为取代基的四硝基锌酞菁的最优条件，然后 ,研究出将硝 基取代基还原为氨基为取代基的四氨基锌酞菁所需的最佳反应条件。最后，在最佳条件下合成产物，并对每步生成的物质进行红外光谱和紫外光谱检测，确定其成分。 1 论文提纲： 1. 引言 1.1 概述 1.2 金属酞菁的合成工艺 1.3 酞菁化合物的应用

4、领域 2. 实验部分 2.1 实验仪器与试剂 2.2 合成原理 2.3 合成方法及实验现象 3. 结论 3.1 四硝基锌酞菁的光谱分析 3.2 四氨基锌酞菁的光谱分析 3.3 反应条件对产率的影响 3.4 其他因素的影响 4. 结语 三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等 研究方法： 控制实验其他变量相同，改变一组反应物的物质的量的比例，先合成中间产物，通过比较 测得的产物的产率得出最佳的反应物的比例。在最佳的反应物比例和其他条件相同下，改变反应物的反应温度，得到相应的几组产物，通过比较产物的产率，推算出最佳的反应温度。然后，研究出将硝基取代基还原为氨基取代基的最佳的反应条件。最

5、后，在最佳条件下合成四氨基锌酞菁，并对其和中间产物四硝基锌酞菁各进行红外和紫外光谱检测和分析。 实验方案： 用固相合成法，先控制实验温度，改变反应物四硝基邻苯二甲酸与尿素的物质的量的比例，在钼酸氨催化剂、 150-210 左右的温度条件下，先生成中间产物四硝基锌酞菁，分别用 1mol/L 的氢氧化钠 、盐酸和蒸馏水洗涤，除去杂质，通过比较产物的产率的高低，得出最佳的四硝基邻苯二甲酸与尿素的物质的量的比例。然后，在最佳四硝基邻苯二甲酸与尿素的物质的量的比例下，改变反应温度，用同样的方法探索出最佳的反应温度。再加入 Na2S9H2O 在大约 90 温度下反应 2 小时左右，将硝基还原成氨基，合成出

6、产物四氨基锌酞菁，研究出最佳的反应条件。 2 NNNNNNNNZ nN H 2N H 2N H 2N H 2N a 2 S9 0OC 2 hCCOOO HO H+ U r e a+Z n C l 2( N H 4 ) 6 M o 7 O 2 4 . 4 H 2 O1 5 0 - 2 1 0OC 4 hNNNNNNNNZ nN O 2N O 2N O 2N O 22 O N最后 采用红外、紫外光谱对最佳的反应条件下的四硝基锌酞菁、四氨基锌酞菁表征。 四、参考文献 1 尹彦冰 , 姜 海燕 , 毛雪 , 申书昌 . 金属酞菁的合成及其激光解吸质谱研究 J. 分子科学学报 , 2009, 25(10

7、): 365-367. 2 邓建成 , 邓晓琴 . 固相合成铜酞菁的研究 J. 湘潭大学学报 , 1999, 21(4): 58-61. 3 翟和生 , 陈再鸿 , 詹梦雄 . 含取代基的金属酞菁的合成和光伏反应 J. 厦门大学学报(自然科学版 ), 1997, 36(4): 589-593. 4 桃李 , 史成武 , 刘清安 , 夏梅 , 张志海 . 四羧基金属酞菁的合成及染料敏化太阳电池中的应用 J.硅 酸盐学报 , 2010, 38(1): 36-40. 5 丛方地 , 杜锡光 , 赵宝中 , 刘群 , 陈彬 . 两种四氨基铜酞菁异构体的合成及其分子中氨基的稳定性研究 J. 分子科学学报

8、 , 2003, 19(1): 26-32. 6 殷焕顺 , 邓建成 , 向能军 , 刘黎 , 金属酞菁羧酸衍生物的固相法合成 J. 染料与染色 , 2006, 43(3): 17-19. 7 殷焕顺 , 邓建成 , 周燕 . 金属酞菁的固相法合成 J. 染料与染色 , 2004, 41(3): 150-152. 8 金永茂 , 毛雪 , 尹彦冰 . 四卤代金属酞菁的合成及光谱研究 J. 化工时刊 , 2008, 22(1): 15-17. 9 汪茫 , 陈红征 , 杨士林 . 酞菁类聚合物功能材料研究进展 J. 功能高分子学报 , 1994, 7(2): 186-194. 10 佘远斌 ,

9、杨锦宗 . 酞菁类催化剂的研究进展 J. 北京工业大学学报 , 1998, 24(2): 3 115-120. 11 黄显雯 , 吕汪洋 , 冯桂华 , 姚玉元 , 陈文兴 . 锌酞菁接枝温敏水凝胶的制备及光活性 J. 功能材料 . 2010, 41(2): 278-281. 12 白青龙 , 张春花 , 程传辉 , 夏道成 , 范昭奇 , 杜国成 . ()-四 -苯氧基金属酞菁的合成、表征和光谱性质 J. 化工新型材料 . 2010, 38(4): 58-60. 13 夏道雨 , 程传辉 , 马春雨等 . 新型四取代酞菁及金属酞菁的合成与表征 J. 山西大学学报 (自然科学版 ), 2007

10、, 30(4): 493-497. 14 陈发普等 . 水溶性酞菁化合物的合成 J. 有机化学 , 1990(10): 550-553. 15 徐明生 , 季振国 , 阙继麒等 . 回顾 与展望酞菁及应用 J. 材料科学与工程 , 1999, 17(2): 1-6. 16 Gema de laTorre, Christian G. Claessens and Tomas Torres. Phthalocyanines old dyes, newmaterials. Putting color in nanotechnologyM. Chemical Communications. 2006,

11、12(3): 2000-2015. 17 Wenxing Chen, Wangyang Lu, Yuyuan Yao, and Minhong Xu. Highly Efficient Decomposition of Organic Dyes by Aqueous-Fiber Phase Transfer and in Situ Catalytic Oxidation Using Fiber-Supported Cobalt PhthalocyanineJ. 2007, 41(17): 6240-6245. 18 Hao, Oliver J, Kim, Hyunook and Chiang,

12、 Pen-Chi. Decolorization of Wastewater. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 2000, 30(4): 449-505. 19 B. NAchar, K. S. Lokesh. Studies ontetra-amine phthalocyaninesJ, 2004, 45(7): 3358-3361. 五、研究的整体方案与工作进度安排 研究方案： （ 1） 本实验主要采用 4-硝基邻苯二甲酸与 ZnCl2 在尿素，钼酸铵的催化条件下进行加热反应（即苯酐法） -固相合成法合成四

13、硝基锌酞菁，再将其溶解于 DMF 溶剂，以硫化钠为催化剂还原成四氨基锌酞菁。 （ 2）对四硝基锌酞菁、四氨基锌酞菁分别进行红外和紫外光谱检测和分析。 （ 3）本实验主要考察四硝基邻苯二甲酸与尿素的物质的量的比例、反应温度、反应时间等因素对合成四氨基锌酞菁的产率影响，以确定最佳反应条件。 工作进度安排： 序号 时间 内容 4 1 2010.11.5-2010.11.20 文献的查阅与实验方案的制定 2 2010.11.21-2010.12.26 完成开题报告、英文翻译和文献综述 3 2010.12.28-2011.1.2 完成四硝基邻苯二甲酸与尿素的配比对产率影响 4 2011.1.3-2011

14、.1.15 完成反应温度对产率的影响 5 2011.1.16-2011.1.26 完成反应时间对产率的影响 6 2011.2.18-2011.2.28 总结各因素对产率的影响 7 2011.3.15-2011.3.31 完成毕业论文初稿 8 2011.4.1-2011.4.18 修改毕业论文，完成定稿 六、研究的主要特点 及创新点 出于对环境保护和节约能源的考虑，目前合成锌酞菁的方法主要是固相合成法。采用固相反应合成四硝基金属酞菁，再将其还原成四氨基金属 酞菁 ，此法可以克服液相反应的缺点，而且纯度高，产率大，实验中大多由固相合成法完成。 研究的主要特点： 控制其他变量相同，改变一组反应条件，

15、先探索出生成硝基为取代基的四硝基锌酞菁的最适宜条件，在此条件下，改变另一组条件，研究出将硝基还原为氨基取代基的最佳的反应条件。 研究的创新点： (1)温度控制在 150-210 的条件下，改变反应物四硝基邻苯二甲酸与尿素的物质的量的比例，得到硝 基取代产物，通过比较多组实验产物的产率，得出最佳的四硝基邻苯二甲酸与尿素的物质的量的比例，再将硝基还原为氨基。 (2)邻苯二腈法生产的优点主要是反应时间短、温度低、产品质量好、三废少。但来源缺乏、合成的成本相当高而且毒性较大。因此，目前合成金属酞菁的方法主要是苯酐法。苯酐法又可以分为液相法和固相法，我们工业及实验室一般采用固相合成合成四硝基金属酞菁，再将其还原成四氨基金属 酞菁 ，此法不但可以克服液相反应的缺点，而且实验除杂简单、纯度很高、产率也高，对环境的污染也小，节约能源。