Обратимый термохимический индикатор на основе двойного координационного соединения

Авторы патента:

C07F5/00 - Соединения, содержащие элементы III группы периодической системы Менделеева

C07F11/00 - Соединения, содержащие элементы VI группы периодической системы Менделеева

Владельцы патента RU 2643150:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) (RU)

Изобретение относится к обратимому термохимическому индикатору на основе двойного координационного соединения - сесквигидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III)диакватрис(никотиновая кислота)эрбия(III). Состав индикатора характеризуется химической формулой [Er(C₆H₅NO₂)₃(H₂O)₂][Cr(NCS)₆]⋅1,5H₂O. Изобретение позволяет получить новый обратимый термохромный материал, обладающий способностью обратимо изменять окраску при нагревании до температуры 120°C, доступный в получении и удобный в применении на практике. 1 пр.

Изобретение относится к области химии, более конкретно - к новому обратимому термохимическому индикатору, и может быть использовано для индикации и визуального контроля температуры и температурных полей в различных технологических процессах.

Термохимические индикаторы в большинстве своем изготовлены на основе координационных соединений переходных металлов (Кукушкин Ю.Н. Химия координационных соединений. - М.: Высш. шк., 1985. С. 428-429; Абрамович В.Г., Картавцев В.Ф. Цветовые индикаторы температуры. - М.: Энергия, 1978. С. 10-12; Paruta L. Термохромизм неорганических соединений / L. Paruta, A. Boldijar // Rev. chim., 1987. V. 38. No. 1. P. 26-29; Кукушкин Ю.Н. Соединения высшего порядка. - Л.: Химия, 1991. С. 112).

Термочувствительный пигмент Ag₂[HgI₄] изменяет окраску от желтой до темно-красной при 45°C, а Cu₂[HgI₄] - от карминово-красной до коричневой при 65°C. Изменение окраски координационных соединений связано с перестройкой кристаллической структуры (Беленький Е.Ф., Рискин И.В. Химия и технология пигментов. - М.: Химия, 1974. C. 625). К недостаткам этих термохромных материалов относятся наличие токсичных соединений ртути и медленное разложение тетрайодомеркурат(II)-аниона во влажной атмосфере.

Термохромное превращение красной формы соединения [Cu((CH₃CH₂)₂NCH₂CH₂NH₂)₂](ClO₄)₂ в сине-фиолетовую при 80°C связано с искажением структуры исходных плоскоквадратных катионов. Процесс термоизомеризации эндотермичен и имеет все признаки фазового перехода: он обратим и протекает при фиксированной температуре. Установлено, что в процессе фазового перехода уменьшается прочность водородных связей NH…Cl, которые обеспечивают жесткую структуру катиона в низкотемпературной форме [Кукушкин Ю.Н. Соединения высшего порядка. - Л.: Химия, 1991. С. 111]. Недостатком данного вещества является использование токсичных веществ для его получения.

Обратимый термохромизм характерен для биметаллического комплекса 4HC-[Pt(NH₃)₂(SCN)Ag(SCN)]NO₃ (Кукушкин Ю.Н., Бахарева С.И., Душин Р.Б. // Журн. неорган. химии. 1977. Т. 22. №5. С. 1419-1421). Серебро в этом соединении координационно не насыщено, поэтому возможно сшивание моноядерных комплексов в полимер. При температуре 134°C происходит превращение желтого комплекса в темно-красную модификацию. Недостатком данного термочувствительного материала является использование дорогих благородных металлов.

При нагревании красного изомера NiEn₂(NO₂)₂, где En-1,2-диаминоэтан, до 120°C образуется синий изомер [NiEn₂(O₂N)]NO₂, содержащий одну хелатную и одну ионную группы NO₂^- [153], то есть при нагревании происходит изменение строения вещества. Для синтеза комплекса требуются органические вещества, имеющие неприятный запах и являющиеся токсичными.

Тетрахлорокупрат(II) бис-(диэтиламмония) [(CH₃CH₂)₂NH₂]₂CuCl₄ обладает термохромными свойствами, при температуре 45°C изменяет окраску от ярко-зеленой до желтой. Изменение окраски обусловлено структурной изомеризацией комплекса из плоскоквадратного в тетраэдрический (Choi S., J.A. Larrabee Термохромный тетрахлорокупрат(II) // J. Chem. Educ. 1989. V. 66. No. 9. P. 774-776). Искажение геометрии галогенокупратного аниона CuCl₄^2- является результатом термодинамического перехода стерически затрудненной низкотемпературной формы, имеющей зеленую окраску, в более разупорядоченную высокотемпературную форму, окрашенную в желтый цвет. Практическое использование этого термохромного материала ограничивается чрезвычайной гигроскопичностью низкотемпературной формы комплекса, что требует вакуумной герметизации материала.

Термохромное вещество состава (C₅H₇N₂)₃[Cr(NCS)₆]⋅H₂O обратимо изменяет окраску при нагревании до 80°C из сиреневой в сине-зеленую вследствие искажения структуры хромофора из-за полиморфного превращения низкотемпературной модификации в высокотемпературную (Мезенцев К.В., Черкасова Т.Г. Пат. 2167081 РФ // Обратимый хромовый термоиндикатор; заявл. 11.03.2001, опубл. 10.08.2002, бюл. №22). Недостатком этого термохромного материала является необходимость специального синтеза 2-аминопиридина, который не выпускается промышленностью и является токсичным.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению являются термохромные материалы [Ln(C₂H₆SO)₈][Cr(NCS)₆], где Ln-лантаноиды). В интервале температур 140-220°C соединения обратимо изменяют окраску от малиновой до темно-зеленой, что связано с процессами лигандного обмена между двумя координационными сферами при нагревании веществ (Черкасова Т.Г., Татаринова Э.С., Кузнецова О.А., Трясунов Б.Г. Патент РФ 2097714 // Обратимые термохромные материалы; заявл. 13.02.1995, опубл. 27.11.1997, бюл. №33). К недостаткам данных материалов можно отнести необходимость использования для их получения диметилсульфоксида, являющегося легколетучим органическим веществом с неприятным запахом.

Технический результат изобретения - создание нового обратимого цветового термоиндикатора на основе сесквигидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III)диакватрис(никотиновая кислота)эрбия (III), обладающего способностью обратимо изменять окраску при нагревании до температуры 120°C, доступного в получении и удобного в применении на практике.

Указанный технический результат достигается тем, что в качестве исходных веществ используются гекса(изотиоцианато)хромат(III) калия и никотиновая кислота, выпускаемая промышленностью как недорогое лекарственное средство (витамин PP), что обусловливает ее невысокую стоимость и доступность.

Полученное вещество устойчиво при хранении, нетоксично и не имеет запаха.

Пример. В 25 мл воды растворяют 0,46 г (0,001 моль) нитрата эрбия (III), добавляют растворенную в 25 мл воды комплексную соль K₃[Cr(NCS)₆]⋅4H₂O в количестве 0,59 г (0,001 моль), затем в интервале pH 4-6 добавляют раствор, содержащий 0,37 г (0,003 моль) никотиновой кислоты в 50 мл воды. Выпадает мелкокристаллический осадок розового цвета. Вещество отфильтровывают и высушивают на воздухе. Выход около 75%. По результатам химического анализа полученное соединение имеет состав [Er(C₆H₅NO₂)₃(H₂O)₂][Cr(NCS)₆]⋅1,5H₂O.

	Er	Cr	C	H
Найдено, %	16,65	5,17	29,75	2,20
Для C₂₄H₂₂CrErN₉O_9,5S₆ вычислено, %	16,72	5,20	28,82	2,22

1. Растворимость в воде при 25°C составляет 3,2 моль/дм³, хорошо растворим в диметилсульфоксиде и диметилформамиде.

2. ИК-спектр (ν, см^-1): 3440 с., 3079 ср., 2084 с., 1687 ср., 1635 с., 1583 оч.с., 1418 оч.с., 1182 сл., 830 сл., 755 с., 685 сл., 512 сл.

3. Кристаллы моноклинной сингонии, пр.гр. P2₁/n, Z=4, параметры решетки: a=9.5640(3), b=25.8936(11), c=15.6498(7), β=106.895(2), .

4. Температура начала разложения комплекса на воздухе 180°C, в инертной атмосфере гелия - 200°C.

5. Характеристика изменения цвета при нагревании: обратимый переход из розового в темно-зеленый.

Термочувствительный материал на основе сесквигидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III)диакватрис(никотиновая кислота)эрбия(III) обладает обратимым термохромизмом при температуре 120°C с ярким изменением окраски, устойчив при хранении, термостабилен в условиях эксплуатации, нетоксичен, несложен в получении, легко наносятся на подложки в виде тонких термохромных пленок и термочувствительных покрытий, обладающих долговечностью. Все это позволяет использовать его в качестве термохимического индикатора для визуального контроля температуры в технологических процессах.

Обратимый термохимический индикатор на основе двойного координационного соединения - сесквигидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III)диакватрис(никотиновая кислота)эрбия(III), отличающийся тем, что он обладает обратимым изменением окраски при нагревании до 120°C, а состав его характеризуется химической формулой [Er(C₆H₅NO₂)₃(H₂O)₂][Cr(NCS)₆]⋅1,5H₂O.

Датчик размораживания продуктов, подлежащих хранению при температурах, исключающих размораживание и последующее перезамораживание, имеет герметичную оболочку с расположенным в ней элементом индикации размораживания продуктов.

Устройство для подавления звуков и автотранспортное средство, содержащее такое устройство // 2554372

Изобретение может быть использовано в устройствах для подавления звуков, созданных элементами оборудования. Устройство для подавления звуков содержит корпус (11), предназначенный для размещения вокруг одного или более создающих звук элементов оборудования для того, чтобы ограждать их от окружающей среды и, тем самым, подавлять их звуки.

Обратимый цветовой термоиндикатор на основе двойного комплексного соединения // 2551373

Изобретение относится к обратимому цветовому термоиндикатору на основе двойного комплексного соединения - дигидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III)-диакватрис(никотиновая кислота)лантана(III).

Смесь жидкокристаллических соединений, система из трех жидкокристаллических смесей и их применение // 2538851

Изобретение относится к жидкокристаллическим смесям для колориметрического выявления перепада температуры на поверхности биологических объектов. Смесь жидкокристаллических соединений состоит из от 48,61% до 52,53% мас.

Обратимый термохимический индикатор // 2499800

Изобретение относится к обратимому цветовому индикатору температуры на основе моногидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III) диакватрис(никотиновая кислота)неодима(III).

Способ получения термовременного индикатора воздушной стерилизации // 2463076

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано при изготовлении индикаторов, изменяющих свой цвет при определенной температуре по истечении заданного интервала времени.

Индикатор режима стерилизации насыщенным водяным паром // 2456561

Изобретение относится к медицине, в частности к контролю соблюдения режима стерилизации насыщенным водяным паром, и может быть использовано при изготовлении интегрирующих индикаторов (класс 5), изменяющих свой цвет при интегральном воздействии на них насыщенного водяного пара определенной температуры и с определенной степенью сухости в течение заданного интервала времени.

Определение исследуемого вещества с поправкой на температуру для систем биодатчиков // 2455925

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в медицине в различных диагностических целях. .

Звукопоглощающий материал // 2358246

Панель звукоизолирующая // 2340478

Изобретение относится к водным транспортным средствам, корпуса которых с внутренней стороны покрывают звукоизолирующими панелями, и может быть использовано в морском, речном и наземном транспорте.

Металлокомплексы окта-4,5-[4-(1-метил-1-фенилэтил)фенокси]фталоцианина в качестве люминесцентных материалов и красителей для полимерных материалов и способ их получения // 2641743

Изобретение относится к получению замещенных фталоцианинов, которые могут быть использованы в качестве люминесцентных материалов и красителей для полимерных материалов, в частности полистирола и вискозы.

Способ полимеризации норборнена в присутствии анилиновых комплексов палладия // 2641690

Изобретение относится к способу полимеризации норборнена. Способ включает проведение полимеризации норборнена в присутствии компонентов катализатора - [(acac)Pd(L)2]BF4, где асас – ацетилацетонат, L - замещенные анилины, такие как 2,6-диизопропиланилин, 2,6-диметиланилин, орто-метиланилин, пара-метиланилин, и эфирата трифторида бора формулы BF3OEt2.

Способ получения содержащих оксид индия покрытий // 2639169

Изобретение относится к получению содержащих оксид индия покрытий. Способ жидкофазного получения содержащих оксид индия покрытий включает нанесение на подложку состава, содержащего по меньшей мере один оксоалкоксид индия общей формулы MxOy(OR)z[O(R’O)eH]aXbYc[R"OH]d), в которой x означает число от 3 до 25, у означает число от 1 до 10, z означает число от 3 до 50, а означает число от 0 до 25, b означает число от 0 до 20, с означает число от 1 до 20, d означает число от 0 до 25, е означает 0 или 1, M означает индий, R, R', R" соответственно означают органический остаток, X означает фтор, хлор, бром или йод и Y означает -NO3, -NO2, при условии, что сумма b+с означает число от 1 до 20, и по меньшей мере один растворитель.

Способ получения комплексов лантаноидов с 5, 15-дифенилтетрабензопорфином // 2622292

Изобретение относится к способу получения комплексов лантаноидов с 5,15-дифенилтетрабензопорфином. Способ включает взаимодействие фталимида с ацетатом цинка при температуре 230-240°C в течение 20-30 мин, сплавление полученного 3-[(1-оксо-1H-изоиндол-3-ил)метилен]-2,3-дигидро-1H-изоиндол-1-он с фенилуксусной кислотой и солью лантаноида при температуре 320-330°C в течение 50-60 мин, выделение и очистку целевых продуктов методом хроматографии.

Порфиразин, порфиразиновый комплекс гадолиния и их применение // 2621710

Изобретение относится к порфиразину общей формулы в которой R представляет собой BnOPh (4-бензилоксифенил), 4FBnOPh (4-(4-фторбензилокси)фенил). Изобретение также относится к порфиразиновому комплексу гадолиния и к применению порфиразина и порфиразинового комплекса гадолиния в качестве мультимодального агента фотодинамической терапии злокачественных новообразований.

Способ повышения летучести комплексов лантаноидов // 2621346

Изобретение относится к способу повышения летучести комплексов лантаноидов. Способ включает получение бета-дикетонатных комплексов лантаноидов и их обработку кислородсодержащими органическими соединениями.

Ди(3-сульфофенилфосфинил)производные 2,2'-бипиридила, 1,10-фенантролина и пиридина и способ их получения // 2620265

Изобретение относится к новым соединениям, которые могут быть использованы в качестве лигандов для комплексообразования с ионами f-элементов во флуоресцентном анализе и экстракционном разделении ионов редкоземельных элементов, общей формулы: ,где R = 3-сульфофенил или трет-бутил, A = 2,6-пиридил или 2,2'-бипиридил-6,6'-диил или 1,10-фенантролин-2,9-диил.

Разнолигандные комплексные соединения тербия с фенантролином, интенсивность люминесценции которых зависит от температуры // 2620117

Изобретение относится к люминесцентным соединениям тербия и может быть использовано для создания люминесцентных меток, например для маркировки ценных бумаг. Описываются разнолигандные комплексные соединения тербия с фенантролином формулы Tb(L)3(phen) и их сольваты, за исключением трис-салицилата Tb(sal)3(phen), где Tb(L)3 - комплекс тербия с анионным органическим лигандом L, проявляющий при комнатной температуре ионную, регистрируемую визуально люминесценцию тербия, (phen) – фенантролин.

Способ получения анилиновых комплексов палладия // 2618526

Изобретение относится к способу получения анилиновых комплексов палладия общей формулы [(acac)Pd(L)2]BF4, где асас - ацетилацетонат, L - замещенные анилины, такие как 2,6-диизопропиланилин, 2,6-диметиланилин, орто-метиланилин, пара-метиланилин.

Бис-иминный комплекс лантанидов, каталитическая система, содержащая указанный бис-иминный комплекс, и способ (со)полимеризации конъюгированных диенов // 2618218

Изобретение относится к бис-иминовому комплексу лантанидов. Комплекс имеет общую формулу (I): в которой Ln представляет металл ряда лантанидов, выбранный из неодима (Nd), лантана (La), празеодима (Pr); n является 0; R1 и R2 одинаковые или отличаются друг от друга и представляют атом водорода; или их выбирают из линейных или разветвленных С1-С20 алкильных групп; R3 и R4 одинаковые и их выбирают из линейных или разветвленных С1-С20 алкильных групп, необязательно замещенных циклоалкильных групп, необязательно замещенных арильных групп; или R1 и R3 необязательно могут быть связаны друг с другом с образованием вместе с другими атомами, с которыми они связаны, насыщенного, ненасыщенного или ароматического цикла, содержащего от 3 до 6 атомов углерода, необязательно замещенных линейными или разветвленными С1-С20 алкильными группами, указанный цикл необязательно содержит другие гетероатомы, такие как кислород, сера, азот, кремний, фосфор, селен; Х1, Х2 и Х3 одинаковые, представляют атом галогена, такой как хлор, бром, йод.

Оксоалкилиденовые комплексы вольфрама для z-селективного метатезиса олефинов // 2634708

Изобретение относится к оксоалкилиденовым комплексам вольфрама, а именно к соединению формулы I-c: где каждый из R1 и R2 независимо представляет собой R, R3' представляет собой R3 или -OSi(R)3, R3 представляет собой -N(R)2 или -OR, R4 представляет собой галоген, -N(R)2 или -OR, каждый R5 независимо представляет собой монодентатный лиганд, n представляет собой 0 или 1.