Nickelphthalocyanin (mit Fotos)

[Mephisto]

Zum Start des neuen Forums wurde ich gebeten eine erste Synthese als Beispiel zu schreiben. Bei der Gelegenheit sage ich auch etwas zum generellen Vorgehen beim Posten von Synthesen und Extraktionen (der eigentliche Synthesetext ist schwarz, Erklärungen farbig). Gute Anleitungen werden mit der Zeit als vollwertige Synthesen in die bekannte Synthesensammlung von LambdaSyn aufgenommen. Daher würde ich mich freuen, wenn der dortige Stil hier Einzug findet, obwohl das natürlich jedem selbst überlassen ist. Dazu zählt u.a., dass weder Gerätschaften noch Chemikalien zuvor gesondert gelistet werden. Auch gehen wir davon aus, dass der Leserschaft der Umgang mit Chemikalien bekannt ist (GUV -  "Sicheres Arbeiten in chemischen Laboratorien"). Deshalb sind Sicherheitsinformationen auf das nötigste reduziert; nur besondere Gefahren werden aufgezählt. Mit anderen Worten, kommt man schnell zur eigentlichen Durchführung ohne langen Prolog. Gewöhnlich ist folgende Gliederung vorteilhaft:

• "Zur Synthese:" eventuell etwas zum Reaktionsmechanismus
• "Durchführung:"
• "Beschreibung:" oder "Eigenschaften:" Beschreibung des Produktes, eventuelle historische Gegebenheiten (oft bei Pharmaka interessant)
• "Quelle:" Literaturquelle

Zur Reaktion: Phthalsäureanhydrid kondensiert im Beisein von Ammoniak zum Phthalocyanin-Grundkörper. Katalysiert wird die Reaktion durch Ammoniummolybdat. Harnstoff liefert durch seinen Zerfall oberhalb der Schmelztemperatur von 133 °C den nötigen Ammoniak. Eine Präparation ausgehend von Phthalsäure wäre alternativ ebenfalls möglich.

Durchführung: Die folgende Darstellung ist unter einem Abzug oder im Freien durchzuführen. Vorsicht, Nickelsulfat steht im Verdacht kanzerogen zu sein. In einer Reibschale werden 14.8 g (0.1 mol) Phthalsäureanhydrid, 60.1 g (1 mol) Harnstoff, 50 mg Ammoniummolybdat und 6.6 g Nickel(II)-sulfat Hexahydrat innig miteinander verrieben. Anschließend wird die Mischung mit Hilfe eines Heizpilzes in einem 500-ml-Rundkolben für 5 Stunden auf 180 - 200 °C erhitzt. Ab 150 °C ist eine starke Ammoniak-Gas Entwicklung zu verzeichnen. Der Harnstoff wurde im Überschuss eingesetzt, da ein Teil vor der gewünschten Reaktion zerfällt oder sublimiert. Nach Ablauf der 5 Stunden lässt man abkühlen und kocht das Reaktionsgemisch mit 200 ml 10%-iger Salzsäure 2 Stunden lang aus. Der dunkelblaue Feststoff wird abgesaugt, etwa 2 Stunden mit 200 ml 2 N Natronlauge ausgekocht, wieder abgesaugt, nochmals mit 200 ml 10%-iger Salzsäure ausgekocht, abgesaugt und mit Wasser chloridfrei gewaschen. Abschließend wird der Farbstoff im Exsikkator über Calciumchlorid oder Silicagel getrocknet.

Beschreibung: Nickelphthalocyanin bildet tief dunkelblaue sehr temperaturbeständige Mirkokristalle. Die Farbigkeit rührt, genau wie die des verwandten Kupferphthalocyanins, vom Π-Elektronensystem des [18]Annulens. Die Strukturformel lässt die Ähnlichkeit mit dem im Häm (Hämoglobin) und Chlorophyll enthaltenen Porphyrin-Kern erkennen. Allgemein erhält man durch Sulfonierung lösliche Phthalocyanin-Farbostoffe, während durch Einführung von Halogenen die Farbe beeinflussbar ist (siehe wikipedia/Phthalocyaningrün). Siehe auch die Eigenschaften des sich ähnlichen verhaltenden Kupferphthalocyanins.

Quelle: erarbeitet basierend auf Russ. Patent, 2148582, 10 Mai 2000 und Indian Journal of Chemical Technology, 13(4), 341-346; 2006

Generell sind bei selbst durchgeführten Synthesen Fotos sehr gern gesehen. Tipps zur Komprimierung von Fotos sind im Thread "Hinweise zur Komprimierung eigener Fotos" zu finden.

Edit by Mephisto: Diese Syntheseanleitung wurde unter der URL www.lambdasyn.org/synfiles/nickelphthalocyanin.htm zur Synthesensammlung aufgenommen.

Link: Diskussion und Kommentare zur Synthese