[发明专利]生产染料及颜料用的羧基金属酞菁的生产工艺

说明书

本申请涉及生产羧基金属酞菁的创新方法，用于纺织工业和其他领域的染料和颜料的生产，以更低的成本生产分子，它具有更高的效率，其废物产量很低；其程序包括五个步骤，第一步是环化反应和中间体铁四亚酞菁(TI‑FePc)的形成，收效率约35％；第二步是使用第五步回收的HCl溶液纯化不溶性TI‑FePc；第三步是使用第四步回收的溶液进行碱性水解反应，生成中间物八羧酞菁铁(OC‑FePc)；第四步是钙离子沉淀步骤，分离颜料CaOC‑FePc并回收在第三步中重新使用的NaOH溶液；第五步是用盐酸进行酸化步骤，将CaOC‑FePc转化成产物HOC‑FePc及在第二和第五步回收酸溶液以便再次利用。

应用领域

本发明专利要求是羧基金属酞菁的染料与颜料功能为基础的一种生产工艺，使用于纺织业及其他的领域里。

前言

本发明专利要求是关于羧基金属酞菁的一种创新生产工艺给生产染料及颜料，及羧基金属酞菁是如何获得的。

现有的技术

酞菁是属于平面大环芳香类的化合物，有18π游离电子于碳与氮原子。^1.3它的组织成方形及由四个亚胺桥连接的异吲哚单元(-N＝)形成，形成一个空腔环形，内含四个氮。此类的大环化合物的空腔中心能够接受2H⁺(酞菁游离碱)或连接金属离子，特别是处于各种氧化态的过渡金属离子，生产金属酞菁的衍生物(MPcs)。这些大环化合物可以与元素周期表的绝大多数金属元素形成配合物。⁴

这种独特的电子和分子结构使它们具有光化性，电化性和催化活性，这种性质可以以中心金属离子与其氧化状态及其周围环上的取代基来进行控制/调整，还有科学与科技正在探索的分子间缔合的方式和程度带来的不同特性。譬如，由此类聚集物的π云(π堆叠)强分子间的相互作用造成倾向形成堆叠结构，当参与杂质可以变成非常好的电导体。除此以外，酞菁游离碱及其金属化合物具有强烈的着色以及热稳定性和光化学稳定性，使它们大量的应用于纺织产品及印刷与油漆墨水工业用的染料与颜料。由于其电子和氧化还原性质，酞菁及其金属衍生物是用于各种技术领域的材料，如分子电子学、太阳能电池、光伏、光子器件、电致变色显示器、气体传感器、非线性光学、光动力疗、液晶、催化和电催化和纳米技术。¹

这样，未被铁、镍、钴、锌、镁等金属离子取代的酞菁的大量生产来供应市场需求，尤其是给颜料企业，鉴于其环化反应的简单和高效率。然而，这反应的效率基础取决于存在环外围的取代物的类型和数量，但在反应取代物羧酸/羧酸酯的效率就明显的较低。事实，由于连接在环上的羧酸酯种类的数量降低效率，让它没有经济竞争力。但是这些分子有很好的催化性能，特别是关于氧化的反应，更具体地说，是分子氧活化的反应。有许多报道关于它们的抗微生物特性及除臭功能发展的新用途与产品。大量的生产羧基金属酞菁的较高效率生产的成本降低，使发展新产品与应用带来了可行性，尤其是染料、颜料与适用于各种行业的功能性添加剂，包括纺织行业。酞菁可以从许多浓缩物配制，如1,2-二氰基苯(邻苯二甲腈)、苯-1,2-二羧酸、羧酸酐、1,2-二羧基酰胺苯、邻苯二甲酰亚胺及1,3-二亚胺基异吲哚啉。^1，5，6制备游离碱酞菁可以通过邻苯二甲腈与强碱在醇中加热产生。⁵游离碱酞菁也能够在邻苯二甲腈加热，在金属镁存在下，MgPc浓强酸内脱金属产生。⁵MPcs，之中M＝金属离子，可以经过邻苯二甲腈(图1)与无水金属盐加热在高沸点的合适溶剂中获得。当使用羧酸衍生物为试剂的情况下，如酸酐和酰胺以及邻苯二甲酰亚胺和1,3-二亚氨基异吲哚啉，当金属酞菁通过硝基苯衍生物加热，在各自的金属盐存在下及熔点133℃的催化剂及尿素为高沸点溶剂，在某些情况下也可以作为氮原子的来源。⁵