Phtalocyanine
Modèle:Infobox Chimie La phtalocyanine, ou Modèle:Fchim, est un composé aromatique macrocyclique de formule chimique Modèle:Fchim. Il s'agit d'un solide bleu ayant de nombreuses applications dans les encres et les peintures ainsi qu'en photoélectricité. Structurellement apparentée aux colorants organiques tels que porphyrines et cyanines, la molécule est constituée de quatre unités isoindole liées par des atomes d'azote. Modèle:Fchim est à géométrie bidimensionnelle formant un système conjugué à [[Règle des 18 électrons|Modèle:Unité]] [[Liaison π|Modèle:Math]]. Cette délocalisation électronique confère à la molécule des propriétés intéressantes à l'origine de ses applications dans les pigments et les teintures. Les complexes métalliques du dianion Modèle:Nobr, base conjuguée de Modèle:Fchim, ont des applications en catalyse, en cellules photovoltaïques organiques et en thérapie photodynamique.
Le pigment de phtalocyanine a été développé dans les années 1930 et est très utilisé aujourd'hui dans la fabrication des peintures. La phtalocyanine se retrouve également dans la composition des disques enregistrables (CD-R / colorant phtalocyanine, couche d’or métallique)<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Modèle:Lien web</ref>.
Propriétés
La phtalocyanine et les complexes métalliques dérivés (MPc) tendent à s'agréger et, par conséquent, ont une faible solubilité dans les solvants habituels<ref name="10.1021/je2010215"> Modèle:Article</ref>. Le benzène à Modèle:Tmp dissout moins d'un milligramme de Modèle:Fchim ou de CuPc par litre. Modèle:Fchim et CuPc se dissolvent facilement dans l'acide sulfurique en raison de la protonation des atomes d'azote pontant les cycles pyrrole. De nombreux composés de phtalocyanine sont très stables thermiquement et ne fondent pas mais peuvent être sublimés. Le CuPc se sublime à plus de Modèle:Tmp sous gaz inertes (azote, [[Dioxyde de carbone|Modèle:Fchim]])<ref name="10.1007/BF00644652"> Modèle:Article</ref>. Les complexes de phtalocyanine substitués ont souvent une solubilité bien plus élevée<ref name="10.3998/ark.5550190.0011.104"> Modèle:Article</ref>. Ils sont moins stables thermiquement et souvent ne peuvent pas être sublimés. Les phtalocyanines non substituées absorbent fortement la lumière entre Modèle:Unité/2, ces matériaux sont donc bleus ou verts<ref name="10.1021/je2010215"/>. La substitution peut déplacer l'absorption vers des longueurs d'onde plus élevées, en changeant la couleur du bleu pur au vert en incolore (lorsque l'absorption est dans le proche infrarouge).
Il existe de nombreux dérivés de la phtalocyanine substitués ou analogues, dans lesquels par exemple des atomes de carbone du macrocycle sont remplacés par des atomes d'azote, ou des atomes d'hydrogène périphériques sont remplacés par des groupes fonctionnels tels que halogènes, hydroxyle, amine, alkyle, aryle, thiol, alcoxyle ou nitrosyle. Ces modifications permettent d'ajuster les propriétés électrochimiques de la molécule telles que la longueur d'onde d'absorption et d'émission et la conductance<ref name="10.1039/C5NR08671J"> Modèle:Article</ref>.
Synthèse et composés apparentés
La phtalocyanine se forme par chauffage des dérivés de l'acide phtalique qui contiennent des groupes fonctionnels azotés. Les précurseurs classiques pour la préparation des phtalocyanines sont le phtalonitrile, le Modèle:Lien, l'anhydride phtalique et le phtalimide<ref name="10.3390/ma2031127"> Modèle:Article</ref>. Chauffer de l'anhydride phtalique en présence d'urée est également une voie efficace pour la synthèse de Modèle:Fchim<ref name="10.1002/14356007.a20_213"> Modèle:Article</ref>. Ces réactions sont plus efficaces en présence de sels métalliques. L’o-cyanobenzamide et le phtalimide sont d'autres précurseurs. De nombreux réactifs de départ sont connus comme indiqué dans la figure ci-contre. En utilisant de telles méthodes, de l'ordre de Modèle:Unité de dérivés de phtalocyanines avaient été produits en 1985<ref name="10.1002/14356007.a20_213"/>.
Les dérivés halogés et sulfonatés de phtalocyanines de cuivre sont commercialement importants. Ces composés sont préparés par traitement de CuPc avec du chlore ou de l’oléum.
Les phtalocyanines sont structurellement apparentées à d'autres macrocycles tétrapyrroles tels que les porphyrines et les Modèle:Lien. Elles présentent quatre sous-unités de type pyrrole formant un cycle intérieur à Modèle:Unité constitué alternativement de carbone et d'azote. Les Modèle:Lien sont des analogues plus encombrants. Les cycles de type pyrrole des phtalocyanines sont étroitement apparentés à l'isoindole. Les porphyrines et les phtalocyanines se comportent comme des ligands dianioniques tétradentés qui se lient à un atomes métallique centre par leurs quatre atomes d'azote les plus internes. De tels complexes dérivent formellement de l'anion Modèle:Nobr, base conjuguée de Modèle:Fchim.
Applications
Les phtalocyanines sont utilisées comme colorants sur des supports de données optiques (CD-R) et comme pigments pour les plastiques, les peintures et dans l'industrie papetière. Elles peuvent également être utilisées comme photoconducteurs dans les imprimantes laser ou de matériau d'électrode dans les piles à combustible. Dans la recherche en chimie, la phtalocyanine est utilisée comme modèle facile à obtenir pour les porphyrines biologiquement importantes. Des dérivés de phtalocyanine sont par ailleurs utilisés en thérapie photodynamique<ref name="10.1002/ciuz.19990330204"> Modèle:Article</ref>. Cela consiste à enrichir le tissu tumoral en phtalocyanines qui sont excitées par la lumière visible, dans une gamme de longueurs d'onde de Modèle:Unité/2, ce qui libère de l'oxygène singulet. Celui-ci induit la mort cellulaire en quelques heures par nécrose et apoptose, ce qui conduit idéalement à la résorption de la tumeur en quelques semaines.
Pigment
La phtalocyanine est à l'origine de plusieurs pigments bleus et verts :
- la phtalocyanine de cuivre (PB15) donne le bleu phtalo, un bleu moyen et neutre, souvent à l'origine du « bleu primaire » ou « bleu cyan ». Il possède les variantes stabilisées suivantes: forme alpha (PB15:1, PB15:2) à tendance rougeâtre, forme bêta (PB15:3, PB15:4) à tendance verdâtre et epsilon (PB15:6) à tendance très rougeâtre;
- la phtalocyanine sans métal (PB16) donne un bleu turquoise, foncé et plutôt terne, proche du turquoise de cobalt (PG50) ;
- la phtalocyanine de cuivre chloré (PG7) donne le vert phtalo (tendance bleue), un vert froid proche de l'émeraude ;
- la phtalocyanine de cuivre bromé (PG36) donne le vert phtalo (tendance jaune), un vert chaud. Ce pigment est à la base de nombreux verts (vert Véronèse, vert de Hooker, vert de vessie).
Tous sont des pigments transparents au bon pouvoir colorant donc à utiliser avec parcimonie, insoluble dans l'huile.
Ils sont très appréciés en mélanges.
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Pigment bleu phtalo PB15
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Pigment vert phtalo PG7
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Pigment vert phtalo PG36
Bleus contenant du PB15
Économique et fiable, le pigment PB15 sert à la mise au point de nombreux bleus. Selon les marques, ces bleus obtenus portent des noms divers, plus ou moins fantaisistes : Bleu d'Orient, Bleu de France, Bleu nuit, Bleu persan, Bleu Manganèse Phtalo vert, Bleu Phtalo tendance Rouge, Bleu Lumière, Bleu Azural (Imitation), Bleu Touareg, Bleu Primaire, Bleu Indien, Bleu Acier, Bleu Espace, Bleu Océan, Bleu Hortensia, Bleu Hoggar, Bleu Céruléum (Imitation).
Les couleurs contenant du PB15:3 ont tendance à devenir vertes en mélange avec du blanc.
Couleurs
Bleu Phtalo
Vert Phtalo
Colorant
On l'utilise aussi sous forme de colorant de cuve ou de colorant réactif pour teindre des fibres textiles. Mais le prix est élevé.
Littérature
- - Michel Houellebecq ; La Carte et le Territoire ; Flammarion 2010
Arts
De la phtalocyanine a été trouvée par la société Orion Analytical sur plus de vingt endroits du Saint Jérôme attribué à l'entourage du Parmigianino (1503-1540) lors de son expertise dans l'affaire de présumés faux tableaux d'art ancien en 2016<ref name=theartnewspaper03072018>Modèle:Article</ref>.
Références
<references/> Modèle:Autres projets
