miniatuur|Opbouw van de molecule uit vier eenheden die afgeleiden zijn van ftaalzuur miniatuur|Met een koperion: Ftalocyanineblauw BN (Koper(II)-ftalocyanine)
Ftalocyanine, C32H18N8 (Engels: phthalocyanine) is een macrocyclische verbinding die onder meer als blauwe kleurstof wordt gebruikt. Kleurstoffen op basis van ftalocyanine worden onder meer toegepast in optische opslagmedia als cd-r, en in kunststoffen.
Samenstelling en productiemethode De vier stikstofatomen in de ring kunnen metaalionen binden, en op die manier kunnen verschillende metaalcomplexen van ftalocyanine worden gevormd, die verschillende kleuren blauw hebben. De structuur van het molecuul is verwant aan die van porfyrine, een in de natuur voorkomende verbinding. De synthese van ftalocyanine vindt plaats door vier moleculen (afgeleiden van ftaalzuur) aan elkaar te koppelen, zoals in de bovenste afbeelding.
De synthese van ftalocyanine is relatief eenvoudig. Er is een dozijn praktische methoden. In een gebruikelijke productiewijze van het kopercomplex wordt een mengsel van ftaalzuuranhydride, ureum en koper(I)chloride verhit. Het resultaat wordt eerst gewassen in verdund natriumhydroxide en daarna in verdund zoutzuur. Om bruikbaar te zijn als pigment moet de vrij grove substantie eerst geconditioneerd worden, opgelost in geconcentreerd zwavelzuur en daarna zorgvuldig in veel water uitgewassen en dan gefilterd. Het is ook mogelijk het pigment te malen in een kogelmolen.
Het industriële pigment wordt verkocht als toners, lakken, geperste cakes, pastas en poeders die verder verwerkt kunnen worden in eindproducten.
Geschiedenis In beginsel kunnen duizenden verbindingen gevormd worden met een zeventigtal metalen. De commercieel verreweg belangrijkste daarvan zijn met koper. In 1907 werd een stof gemaakt waarvan later duidelijk werd dat het een ftalocyanine zonder metaal betrof. Braun A., and Tcherniak, J., 1907, "Über die Produkte der Einwirkung von Acetanhydrid auf Phthalamid", Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 40: 2709–2714 De eerste metaalcomplexen, met koper, werden in 1927 in de literatuur vermeld waarbij hun grote kleurkracht en lichtechtheid onderkend werd maar leidden nog niet tot productie. Het betrof een toevallige ontdekking.Diesbach, H. de, and Von der Weid, E., 1927, "Quelques sels complexes des o-dinitriles avec le cuivre et la pyridine", Helvetica Chimica Acta 10: 886–887 In 1928 werd ook bij toeval — een smeltkroes was vervuild geraakt met ijzerschaafsel — een ijzercomplex ontdekt in de Grangemouth fabriek van Scottish Dyes, waarna men met andere metalen experimenteerde waarover patent werd aangevraagd.A.G. Dandridge, H.A.E. Drescher and J. Thomas, 1929 Improvements in and relating to the manufacture and use of colouring matters, Patent GB322169, 18-11-1929 Tussen 1929 en 1933 onderzocht Reginald Patrick Linstead van de University of London de structuur van zulke verbindingen. Hij benoemde ze in 1933 als phthalocyanines van het Grieks naptha en kyanos.R.P. Linstead, 1934, "Phthalocyanines. Part I. A new type of synthetic colouring matters", Journal of the Chemical Society, 1934: 1016–1017G.T. Byrne, R.P. Linstead and A.R. Lowe, 1934, "Phthalocyanines. Part II. The preparation of phthalocyanine and some metallic derivatives from ocyanobenzamide and phthalimide", Journal of the Chemical Society, 1934: 1017–1022R.P. Linstead and A.R. Lowe, 1934, "Phthalocyanines. Part III. Preliminary experiments on the preparation of phthalocyanines from phthalonitrile", Journal of the Chemical Society, 1934, 1022–1027 Hij onderscheidde verschillende polymorfen: de α-, β- en ε-CuPc waarvan de vorm in 1935 door Robertson via röntgencriatallografie vastgesteld werd.C.E. Dent and R.P. Linstead. 1934. "Phthalocyanines. Part IV. Copper phthalocyanines", Journal of the Chemical Society, 1934: 1027–1031C.E. Dent, R.P. Linstead and A.R. Lowe, 1934, "Phthalocyanines. Part VI. The structure of the phthalocyanines", Journal of the Chemical Society, 1934: 1033–1039J. M. Robertson, 1935, "An X-ray study of the structure of the phthalocyanines. Part I. The metal-free, nickel, copper, and platinum compounds", Journal of the Chemical Society, 1935, 7: 615–621 In 1935 begon ICI het pigment, een C32H18N8Cu10, te produceren onder de naam Monastral fast blue. Het fast staat voor lightfast, "lichtecht". Het was de eerste keer sinds synthetisch ultramarijn een eeuw eerder dat een belangrijk blauw pigment geïntroduceerd werd.Blue pigment discovery is the first in 100 years, New York Times, 25-11-1935, p. 12 In 1936 nam IG Farben de koperverbinding in productie. Dit vond al snel wereldwijde navolging. Andere gebruikte namen waren heliogeenblauw en astraalblauw. Deze hadden nog red shade tinten die naar het kobaltblauw zweemden. Cyaankleurige varianten duiken in de jaren vijftig op en werden al snel dominant. Echt groene tinten kunnen worden geproduceerd door waterstofatomen te vervangen door halogenen. In 1936 werd voor het eerst een ftalogroen gemaakt door ftaloblauw te laten reageren met aluminiumchloride. Het is een koperpolychloroftalocyanine. Sinds 1959 werd ook een koperpolychlorobromoftalocyanine geproduceerd door General Aniline and Film.US Patent 2,247,752
In de veertig jaar na 1935 verdrongen dergelijke ftalopigmenten gestaag andere blauwe en groene kleurstoffen en pigmenten. In 1981 werd geschat dat 90 tot 95% van alle blauwe verf, drukinkt, coatings en plastics ftaloblauw als kleurend element had.The British Colour Makers’ Association, 1981, "Phthalocyanine pigments", Polymers Paint Colour Journal 171: 252–255 Ze vertegenwoordigden in de jaren tachtig een zesde van de totale productie aan organische pigmenten.Lewis, P.A. (ed.), 1988, The Pigment Handbook, Volume 1, Properties and Economics, 2nd edn, Wiley Interscience, New York, pagina 664 In 1985 werd 30% van de ftalocyaninen gebruikt in coatings, 55% in inkten en 15% in plastics.Wanser, C.C., 1985, "Physical and chemical considerations on copper phthalocyanine", Journal of Coatings Technology 57: 57–62 Ongeveer de helft van de ftalogroenproductie heeft verf als bestemming. Tegen het einde van de twintigste eeuw lag de wereldproductie van koperftalocyanine op tachtigduizend ton per jaar.Tanaka, M., 2002, "Phthalocyanines-high performance pigments with new applications", in: High Performance Pigments, ed. H.M. Smith, Wiley-VCH, Weinheim, pagina 263 Het wordt typisch gerekend onder de high-performance pigments, die met het grootste praktische en economische nut. De reden hiervoor was dat de kleurkracht groot was, de prijs laag en de lichtechtheid hoog. Het werd de typische kleur van autolak in het Oostblok. In driekleurendruk fungeert ftaloblauw als het primaire blauwe pigment. Kleurenfoto's in etalages kleuren langzaam blauw omdat het geel en magenta door de inwerking van zonlicht vernietigd worden maar het ftalocyanine niet.
In de technische kunstgeschiedenis speelt het pigment een speciale rol in het herkennen van vervalsingen. Het blijkt dat moderne vervalsers vaak het handige ftaloblauw toepassen ondanks dat de aanwezigheid ervan hun werk onherroepelijk door de mand laat vallen als het onderzocht wordt via ramanspectroscopie. Tot de vervalste werken behoort een stilleven door Fernand Léger, La Horde door Max Ernst, zogenaamd in 1928 geschilderd, werken toegewezen aan Max Pechstein, Maurice Utrillo en Wassily Kandinsky,S. Saverwyns and W. Fremout, 2011, "Genuine or fake: a micro-Raman spectroscopy study of an abstract painting attributed to Vasily Kandinsky", in : Art’11, 10th International Conference on Non-destructive investigations and microanalysis for the diagnostics and conservation of cultural and environmental heritage, Florence, Italy, 2011 alsmede een carnaval door James Ensor. Zelfs een aantal papyri werd vervalst zoals bleek uit het gebruik van ftaloblauw in plaats van Egyptisch blauw.L. Burgio and R.J.H. Clark, 2000, "Comparative pigment analysis of six modern Egyptian papyri and an authentic one of the 13th century BC by Raman spectroscopy and other techniques", Journal of Raman Spectroscopy 31(5): 395–401 Een bijzonder geval is het werk A portrait of a Lady and a Boy with a Pan door de zeventiende-eeuwse Engelse portretschilder John Hayles. In 1995 aangekocht door de Tate Gallery bleek later uit de aanwezigheid van ftaloblauw dat het doek vrijwel geheel overgeschilderd was. Het museum achtte het niet meer verantwoord het schilderij in die toestand nog tentoon te stellen.H. Brett, 2007, The rediscovery of John Hayls’ A portrait of a Lady and a Boy with Pan 1655-9, report, Tate Conservation, London
Opmerkelijk is dat dat juist bij moderne kunst het pigment vaak niet valt aan te tonen, hoewel dat ook veroorzaakt kan worden door het wegens de grote kleurkracht geringe aantal pigmentdeeltjes die ook nog eens vrij klein zijn. Het oudste werk waarin het pigment is aangetroffen is La lampe philosophique van René Magritte uit 1936. Een ander vroeg werk is Composition in Yellow, Blue and White van Piet Mondriaan uit 1937. In het atelier van de schilder Sam Francis werden na zijn dood in 1994 voorraden ftaloblauw in poedervorm aangetroffen die hij gebruikte om zelf verf aan te maken teneinde grote oppervlakten aan schilderdoek te bespatten.M. Bouchard, R. Rivenc, C. Menke and T. Learner, 2009, Micro-FTIR and micro Raman study of paints used by Sam Francis, e-Preservation Science, 'v : 27-37 Ook in de werkplaats van Kandinsky, die een spirituele fascinatie had voor de kleur blauw, werd een pot Heliogenblau aangetroffen.B. Dagron, 1998, "Inventaire du matériel de l’atelier du peintre Vassily Kandisky", Techné, 8: 64–76