[发明专利]尿素-氯化胆碱催化邻苯二腈合成金属酞菁的方法

说明书

本发明提供了一种借助尿素‑氯化胆碱低共熔绿色溶剂催化邻苯二腈或不同官能团取代的邻苯二腈衍生物与金属氯化物或硝酸盐合成金属酞菁的清洁方法，在较温和条件下合成钴、铜、锌、镍、铁、锰等多种功能性金属酞菁化合物，收率较高，且不使用传统工艺中所用的戊醇等有毒有机溶剂和昂贵的DBU有机碱催化剂。尿素‑氯化胆碱低共熔溶剂DES作为溶剂溶解和分散反应物，同时也起到催化形成酞菁环的作用，形成酞菁环的反应温度为110‑~130℃。较低的反应温度也保证了，酞菁产物结构的均匀性、完整性和高纯度。合成过程绿色化，环境效益显著，节能的同时实现了环保。

技术领域

本发明属于绿色化学合成领域，具体涉及一种利用 尿素-氯化胆碱低共熔绿色溶剂催化邻苯二腈或不同官能团取代的邻苯二腈与金属离子合成金属酞菁系列化合物的方法。

背景技术

酞菁是一类具有碳氮共轭双键，由8个N原子、8个C原子组成的16中心18π电子的芳香共轭体系的大环共轭配合物。其分子中电子分布均匀，所有C-N键的长度近似相等，分子中的4个苯环难以变形，所以酞菁具有非常好的热稳定性和化学稳定性。此外，酞菁耐热、耐光、耐水，且耐酸、碱及多种有机溶剂的侵蚀，其分子结构具有多样性、易裁剪性等特点。酞菁环内存在半径为0.135nm的空穴，故可与Fe、Co、Cu、Ni、Zn和Mn等七十多种过渡金属原子发生取代，形成一系列稳定的金属配合物（MPc）。在取代过程中，金属原子代替位于酞菁分子中心的两个氢原子，所以在金属酞菁分子中只有16个π电子。迄今为止，已制备出5000多种的酞菁化合物。酞菁具有颜色鲜艳、生产成本较低、着色性优异、良好的光、热及化学稳定性、优异的光、电性质，在可见光区有较好的吸收以及分子结构的可调节性。除了用作传统的染料和颜料外，它的结构非常类似于自然界中广泛存在的卟啉。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。化学工作者经过近百年的研究，合成了大量的酞菁化合物。从无金属到金属配位，从对称到不对称，从无取代到取代再到不对称多取代，从一维到三维，从普通的非功能化的有机颜料到功能化酞菁化合物，再到器件化材料，大大丰富了酞菁类化合物的种类。

酞菁类化合物很早就被用作太阳能电池中的光敏化剂。通过改变不同的金属离子可以获得不同能级的金属酞菁化合物，有利于提高太阳能电池的光电转换效率。过渡金属一般形成单层酞菁配合物，中心离子半径较大的稀土金属酞菁则以夹心配合物的形式存在。中心金属的选择大大影响着该类配合物的物理化学性质。在种类繁多的酞菁化合物中，由于共轭大环酞菁体系间强烈的电子相互作用，三明治型混杂酞菁稀土配合物显示出非同寻常的光、电、热、磁性质和作为新型分子导体、分子磁体、分子电子元器件、电致变色、光电转换和液晶等功能材料的巨大潜力，其应用已经从最初的染料和颜料扩展到催化、太阳能、信息技术和医疗卫生等各个领域而被广泛使用。随着科学技术的不断发展和进步，酞菁化合物的应用无处不有，其实例难以尽举。近年来，酞菁家族新成员如树枝状酞菁、光学活性酞菁、亚酞菁及其衍生物的问世，使酞菁化学的研究更加丰富多彩。癌症已经成为威胁人们生命健康的主要疾病之一，如何治疗癌症是全世界一直关注的重要课题。现有的临床治疗手段，包括放射治疗、化疗( 化学药物治疗) 、激素治疗、免疫治疗等，经常会引起一些副作用，发展新的治疗方法成为当务之急。与常规的肿瘤治疗手段相比，光学治疗表现出了很强的优势。光学治疗包括PDT和光热治疗( PTT) ，由于其方便性和微创性，成为一种有效治疗癌症的新兴技术。PDT 正在发展为一种治疗癌症和一些非癌症疾病的重要方法。光敏剂是PDT的关键因素之一。酞菁（Pc）配合物因具有结构较易修饰、暗毒性低、光物理光化学特性较理想等特点，被认为是一类很有潜力的光敏剂。