Overview
Quelle: Tamara M. Powers, Department of Chemistry, Deepika Das, Texas A & M Universität
Bioanorganische Chemie ist die Studie, die die Rolle untersucht, die Metalle in der Biologie spielen. Etwa die Hälfte aller Proteine Metalle enthalten, und es wird geschätzt, dass bis zu einem Drittel aller Proteine auf metallhaltigen aktive Websites funktionieren verlassen. Proteine, die verfügen über Metalle, genannt Metalloproteine, spielen eine wichtige Rolle in einer Vielzahl von Zellfunktionen, die für das Leben notwendig sind. Metalloproteine haben fasziniert und inspiriert von anorganischen Synthesechemiker seit Jahrzehnten, und viele Forschungsgruppen haben ihre Programme zur Modellierung der Chemie des metallhaltigen active-Standorte in Proteine durch die Untersuchung der Koordination Verbindungen gewidmet.
Der Transport von O2 ist ein wichtiger Prozess für lebende Organismen. O2-Transport Metalloproteine sind verantwortlich für die Bindung, den Transport, und Sauerstoff freigeben, die dann für Lebensvorgänge wie Atmung genutzt werden können. Der Sauerstoff transportierenden Kobalt Koordination Komplex [N,N'-bis(salicylaldehyde)ethylenediimino]cobalt(II) [Co(salen)]2 ist ausgiebig untersucht worden, um zu verstehen über wie Metallkomplexe reversibel binden O2 . 1
In diesem Experiment werden wir synthetisieren [Co(salen)]2 und seine reversible Reaktion mit O2 in Anwesenheit von Dimethylsulfoxide (DMSO) zu studieren. Zuerst werden wir den Betrag von O2 verbraucht unter Einwirkung von [Co(salen)]2 , DMSO quantifizieren. Wir werden dann die Freisetzung von O2 aus [Co(salen)]2- O2 Addukt durch die Aufdeckung des Volumenkörpers auf KCHL3visuell beobachten.
Principles
Gibt es zwei feste polymorphe [Co(salen)]2 (aktive und inaktive), die von verschiedenen Reaktionsbedingungen isoliert werden können. Aktive und inaktive [Co(salen)]2 variieren in ihrer Farbe (braun und rot, beziehungsweise), Struktur und Reaktivität. Beide polymorphe bestehen aus dimeres Einheiten. Im Falle von aktiven [Co(salen)]2, Co Zentren in jedem der zwei Co(salen)2 Moleküle sind in unmittelbarer Nähe, bilden einen sehr schwachen van der Waals Interaktion zwischen dem Metall Zentren (Abbildung 1). Während die Wirkform eine schwache Co-Co-Interaktion aufweist, bietet die Trennung zwischen den dimeres Einheiten Platz für O2 , Co-Zentren zu reagieren; Infolgedessen reagiert das aktive Formular [Co(salen)]2 mit O2 im festen Zustand.
In die so genannte inaktive Form der [Co(salen)]2ist eine Dativ Interaktion zwischen dem Co-Center von einem Molekül und ein Sauerstoffatom aus (Abbildung 1). Die beiden Co(salen)2 Einheiten liegen näher beieinander im Vergleich auf das aktive Formular, und infolgedessen ist die inaktive Form stabil in der Luft in den festen Zustand und nur reagiert mit O2 in der Gegenwart eine koordinierende Lösungsmittel (z. B. DMSO), die stört die dimeres Einheit und die [Co(salen)]2- O2 Addukt stabilisiert. Inaktive [Co(salen)]2 ist einfacher zu handhaben und zu studieren, da der Volumenkörper isoliert werden kann, ohne mit Luft-freie Techniken. Daher in diesem Experiment werden wir synthetisieren inaktiv [Co(salen)]2 und seine Reaktion mit O2 in Anwesenheit von DMSO zu studieren.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, die O2, ein zweiatomiges Molekül zu Metall auszusuchen (Abbildung 2) koordinieren können. Ende-auf Bindung resultiert in einer Metall-Sauerstoff-Bindung zu einem der Sauerstoffatome in O2. In seitlich binden, beide Sauerstoff Atome Form Anleihen an das Metallzentrum. In einigen Fällen überbrückt die O2 -Einheit zwei Metallkomplexe, wo Ende auf und seitlich Bindung auch eingehalten werden.
Inaktive [Co(salen)]2 Formen ein 2:1-Kobalt, O2 Addukt im Beisein der koordinierende Lösungsmittel DMSO. O2 Einheit Brücken die beiden Kobalt Zentren in einer Ende-auf bridging Mode (Abbildung 3) und koordinierte DMSO Moleküle vervollständigen die oktaedrischen Koordinationssphäre aller Co-Zentren. Wenn man das MO-Diagramm der O2 und d bedenkt-Orbital Aufteilung Diagramm für [Co(salen)]2, können wir verstehen, warum das 2:1 O2 Addukt begünstigt ist (Abbildung 4). O2 zeigt ein Triplett-Grundzustand mit zwei ungepaarten Elektronen im month [Co(salen)] π *2 ist paramagnetisch, mit einem ungepaarten Elektron in seiner σ * dZ2 MO (vorausgesetzt, quadratisch planar (D4 h), Co 2 +7 de–). Die Bindung von O2 [Co(salen)]2 ist eine Redoxreaktion, wobei zwei Moleküle von 1 e– jeder zu einer endgültigen Oxidationsstufe + 3 bei Kobalt und O2 Molekül oxidiert sind Co(salen) von 2 e reduziert - ,was die Bildung von Wasserstoffperoxid (O22 -). 1:1 Addukt ist nicht in diesem Fall bevorzugt, weil Co(III) d6 ist und daher nicht auf ein anderes Elektron verzichten möchten (für eine Überprüfung auf MO-Theorie /d-Orbital teilen, sehen Sie das Video über Gruppentheorie und MO Theory of Transition Metallkomplexe).
In diesem Video bestimmen wir experimentell Co:O2 Verhältnis bei der Reaktion von inaktiven [Co(salen)]2 mit O2 in Anwesenheit von DMSO durch Messung des Volumens von O2 verloren in einem geschlossenen System. Das ideale Gasgesetz (Gleichung 1) können wir die Anzahl der Muttermale O2 verbraucht berechnen.
PV = nRT (Gleichung 1)
P = Druck = 1 atm
V = Volumen (L)
R = 0,082 L atm Mol-1 K-1
T = Temperatur (K)
n = Muttermale
Wir werden dann die Reversibilität der O2 Bindung prüfen, indem man die resultierende solid [Co(salen)]2- O2-(DMSO)2 um chloroform (KCHL3). Zusatz von KCHL3 (nicht-Koordinierung von Lösungsmittel, die [Co(salen)]2- O2 stabilisieren kann nicht Addukt) führt zu einer Abnahme der Konzentration von DMSO. Le Châtelier-Prinzip kann erklären, dass auf eine Abnahme der Konzentration von DMSO, das in Abbildung 3 gezeigte Gleichgewicht in Richtung der Edukte, was Befreiung von O2 Gas verlagern wird.
Abbildung 1. Aktive und inaktive Formen von [Co(salen)]2.
Abbildung 2. Koordination-Modi von O2 Metallzentrum, M.
Abbildung 3. Reversible Reaktion von O2 mit [Co(salen)]2.
Abbildung 4. MO-Diagramm der O2 und d-Orbital-Aufspaltung Diagramm des Co(salen) (abgeleitet von Gruppentheorie, quadratisch planare Geometrie vorausgesetzt).
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Procedure
1. Synthese von inaktiven [Co(salen)]2
- Laden Sie eine 250 mL 3-Hals Rundboden Flasche mit 120 mL von 95 % EtOH und 2,20 g (0,192 mL, 0,018 Mol) des Salicylaldehyds.
- Passen Sie die Mitte Hals mit einem Kondensator mit N2verbunden. Passen Sie die anderen beiden Hälse mit ein Gummiseptum und eine Zusatz-Trichter mit einem Gummiseptum ausgestattet.
- Rühren Sie die Reaktion in einem Wasserbad und erhitzen Sie die Lösung zu Reflux (80 ° C).
- Fügen Sie Ethylen-Diamin (0,52 g, 0,58 mL, 0.0087 Mol) per Spritze durch das Septum Rundboden-Kolben.
- Bereiten Sie in einem 50 mL Rundboden Kolben eine Lösung von Co(OAc)2·4H2O (2,17 g, 0.0087 Mol) in 15 mL destilliertem Wasser. Erhitzen Sie die Lösung in der gleichen Wasserbad mit der 3-Hals-Kolben um sicherzustellen, dass alle das Kobalt-Acetat löst sich.
- Fügen Sie die Kobalt-Acetat-Lösung an den Zusatz-Trichter.
- Entgasen von Kobalt-Acetat-Lösung von sprudelnden N2 durch die Flüssigkeit in den Trichter Ergänzung für 10 min (siehe "Synthese von ein Ti(III) Metallocen-Katalysatoren Verwendung Schlenk Linie Technik" Video für eine detailliertere Verfahren auf Spülung Flüssigkeiten). Der Kondensator N-2 -Adapter müssen geschlossen sein, damit um der N2 Blase durch die Kobalt-Acetat-Lösung zu ermöglichen.
Hinweis: Erhitzen Sie nie ein geschlossenes System! Achten Sie darauf, das System während der Entgasung zu entlüften. - Fügen Sie langsam die cobalt(II)-Acetat-Lösung (~ 1 Tropfen/s), die Ethanol-Gemisch kräftig rühren. Ohne ausreichende Rühren ein klobiger Niederschlag bilden, können die Stir Bar Marmelade.
- Sobald alle Kobalt-Acetat hinzugefügt wurden, rühren Sie die Reaktion am Rückfluß 1 h.
- Schalten Sie die Heizplatte und entfernen Sie die 3-Hals-Rundboden-Flasche aus dem Wasserbad.
- Entfernen Sie den Kondensator und Zusatz-Trichter aus der Flasche. Tauchen Sie die Flasche in ein Eisbad, Ausfällung von [Co(salen)]2zu erleichtern.
- Filtern Sie die Lösung unter Vakuum zu isolieren die Solid und der daraus resultierenden roten Feststoffs mit kaltem Ethanol zu waschen.
- Isolieren Sie der Feststoff. Berechnen Sie die Ausbeute der Reaktion und sammeln Sie eine IR [Co(salen)]2zu. Stellen Sie sicher, dass die [Co(salen)]2 trocken ist, bevor Sie es in der O2 Aufnahme Reaktion verwenden.
2. Geräte-Setup für O2 Aufnahme (Abbildung 5)1
Hinweis: Es ist sehr wichtig, dass das System nicht entweicht. Ein Leck im System führt zu einer niedrigeren als erwartet Co:O2 Verhältnis.
- Verbinden Sie eine Nadel mit einem O2 (ultrahohe Reinheit) Gasflasche mit Tygon Schlauch. O2 bis 5 mL DMSO für mindestens 10 min sanft-Blase.
- Während die DMSO mit O2gesättigt wird, passen Sie die beiden Enden einer abgestuften 10 mL Glaspipette mit Tygon Schlauch (jeweils 1,5 ft Länge).
- Legen Sie ein Glastrichter auf eines der Tygon-Schlauch-Stücke.
- Klemme die Glaspipette und den Trichter zu einem Ring zu stehen, so dass der Trichter nach oben zeigt und das Rohr bildet eine U-Form ( Abbildung 5).
- Füllen Sie die Pipette und Trichter mit Mineralöl. Fügen Sie das Öl durch den Trichter, um sicherzustellen, dass das Öl auch die Schläuche mit der Pipette verbunden füllt. Weiterhin das Öl hinzufügen, bis der Trichter etwa auf halber Höhe den Trichter gefüllt ist. Lassen Sie sich nicht das Öl zu nahe an die Spitze des Trichters, als O-2 sprudeln durch den Trichter kann dazu führen, dass Spritzen, wenn der Trichter zu voll ist.
- Zum offenen Ende des Schlauches legen Sie ein Seitenarm Reagenzglas (Test Rohr A).
- Der Seitenarm Reagenzglas einen mit der Glaspipette verbundenen 50 mg (0.077 Mmol) der inaktiven [Co(salen)]2 hinzufügen.
- Hinzugeben Sie 2 mL der DMSO gesättigt mit O2 bis 3 mL Reagenzglas (Reagenzglas B).
- Verwenden der Pinzette, sanft niedriger Reagenzglas B in Reagenzglas A, wobei Sie darauf achten, nicht zu verschütten eines der DMSO. Es ist wichtig, nicht die [Co(salen)]2 , die DMSO an dieser Stelle verfügbar zu machen.
- Test-Rohr A mit ein Gummiseptum zu versiegeln. Verdrahten Sie das Septum um Leckagen zu vermeiden.
- Stechen Sie die Nadel an der O2 -Gas-Tank in das Septum angeschlossen und Säuberung des Systems mit O2 für 10 Minuten.
- Entfernen Sie die O-2 -Nadel und Fett oben auf das Gummiseptum um Leckagen zu vermeiden.
- Einen Teil des Drucks innerhalb der Einrichtung müssen freigegeben werden, um Öl in die Glaspipette. Zu diesem Zweck freien Nadel in die Gummiseptum am Reagenzglas A. Abdeckung der Öffnung mit einem Finger und lassen Sie langsam den Druck innerhalb der Einrichtung. Vergessen Sie nicht, das neue Loch abdecken mit Fett um Leckagen zu vermeiden.
- Bewegen Sie die Glaspipette und Trichter, so dass die Ölstände in beide Stücke Glaswaren aufstellen.
- Die Lautstärke des Öls in die Glaspipette aufnehmen.
Abbildung 5. O2 Aufnahme Gerät einrichten.
3. O2 Aufnahme Reaktion
- Fügen Sie die solide [Co(salen)]2 die DMSO hinzu, indem sanft kippen die Reagenzgläser, um sicherzustellen, dass keiner die Lösung den Seitenarmen des Reagenzglas A. tritt
- Sobald alle die DMSO hinzugefügt wurden, halten Sie die Spitze des Reagenzglases und vorsichtig mischen der Lösung durch Schütteln das Reagenzglas hin und her.
Hinweis: Nicht verwenden Sie eine oben und nach unten Sie schütteln Bewegung. Zwei Reagenzgläser zu heftig zusammen Hämmern kann zum Bruch der Reagenzglas A. führen - Die Reagenzgläser von hand schütteln bis der Ölstand in der Pipette steigende (ca. 15-20 min) nicht mehr weiter.
- Sobald O2 Konsum aufhört, verschieben Sie Pipette und Trichter, sodass das Öl Linie bei einem erhöhen Stufenaufstieg.
- Notieren Sie die neue Lautstärke des Öls in die Glaspipette. Die Volumendifferenz ist das Volumen der O2 verbraucht während der Reaktion bei atmosphärischen (1 atm) Druck.
- Notieren Sie die Temperatur des Raumes.
4. O2 Befreiung von [Co(salen)]2 - O2 Addukt
- Übertragen Sie die resultierende DMSO-Lösung von Schritt 3 auf eine 15 mL Zentrifugenröhrchen.
- Eine entsprechende Menge an Wasser ein zweites Reagenzglas einfüllen.
- Legen Sie die Reagenzgläser einander gegenüber in einer Zentrifuge.
- Zentrifugieren Sie die Probe mindestens 15 min lang. Die daraus resultierende feste Pelletqualität verbessert mit zunehmender Zeit der Zentrifuge.
- Entfernen Sie vorsichtig das Reagenzglas mit dem [Co(salen)]-2- O2 Addukt Probe, um nicht zu stören, das Pellet.
- Dekantieren Sie sorgfältig die DMSO-Lösung über das Pellet.
- Fügen Sie die Zentrifugenröhrchen in einem 45 °-Winkel mit der Kugel nach oben halten, langsam 1 mL KCHL3 mit einer Pipette dadurch, dass die Lösung für die Schattenseite der Zentrifugenröhrchen tropft.
[N,N'-Bis(salicylaldehyde)ethylenediimino]cobalt(II), abgekürzt [Co(salen)]2, ist eine metallorganische Komplex, der verwendet wird, um den Transport von Sauerstoff Metalloproteine zu untersuchen.
Metalloproteine wie Hämoglobin kann reversibel binden O2 und um diesen Mechanismus zu verstehen, komplexe wie [Co(salen)]2 untersucht werden.
[Co(salen)] 2 gibt es in zwei Formen: aktive und inaktive. Das aktive Formular besteht aus einem Heterodimer, in welcher Form zwei Kobalt-Zentren eine sehr schwache van-der-Waals Interaktion, bietet genug Platz zum Einsetzen des molekularen O2 im festen Zustand.
Die inaktive Form der [Co(salen)]2 -Zentren der Cobalt jedes Molekül eines Formulars eine Dativ Anleihe mit einem Sauerstoffatom auf ein anderes Molekül. Dies verringert den Abstand zwischen den Einheiten und molekulare O2 kann nicht mehr passen, es sei denn, eine koordinierende Lösungsmittel wie DMSO, verwendet wird, die Stabilität der Addukt erleichtert.
Dieses Video soll veranschaulichen, die Grundsätze der [Co(salen)]2, die Synthese aus seiner inaktiven Form, und die Analyse der reversible Bindung an molekularen O2.
Molekulare O2 können koordinieren, Übergangsmetall-komplexe in mehrfacher Hinsicht: seitlich, seitlich zu überbrücken, Ende- und Ende Überbrückung. In der inaktiven [Co(salen)]2O2 koordiniert zu Kobalt-Centern in einem Ende am bridging Mode und koordinierende DMSO rundet die oktaedrischen Koordinationssphäre jedes Kobalt Center generieren einen 2:1-komplexe, die sein kann durch die Untersuchung der molekularen orbital Diagramm O2 und d -orbitale aufteilen Diagramm [Co(salen)]2erklärt.
Sauerstoff hat zwei ungepaarte Elektronen in dem π * molekularer Orbital, bedeutet ein Triplett-Grundzustand, während [Co(salen)]2 ein ungepaartes Elektron in seiner molekularen Orbital σ *.
Die Bindung von O2 [Co(salen)]2 ist eine Redoxreaktion, in denen zwei Kobalt-Zentren ein Elektron jedes und O2 Molekül Gewinne zwei Elektronen verlieren bilden ein Peroxid (O22 -).
Das Verhältnis der Co:O2 in einer Reaktion kann durch Messung des Volumens von O2 verbraucht in einem geschlossenen System bestimmt werden. Mit dem idealen Gas-Gesetz, können die Maulwürfe verbrauchten O2 berechnet werden.
Darüber hinaus kann die Reversibilität der O2 -Bindung durch Zugabe von KCHL3 zum Produkt untersucht werden. KCHL3 ist ein nicht-Koordinierung von Lösungsmittel, die O2 stabilisieren kann nicht Addukt. Deshalb, KCHL3 , die [Co(salen)]2- O2 Addukt führt zu einer Abnahme der Konzentration von DMSO und schiebt die Reaktion in umgekehrter Richtung, was Befreiung von O2.
Nun, da wir die Prinzipien von [Co(salen)]2diskutiert haben, schauen Sie sich bitte an ein Verfahren für die Synthese von seiner inaktiven Form, und seine Verwendung in molekularen O2verbrauchen.
Laden Sie in einer Dampfhaube eingespannten 250 mL drei-necked Kolben mit Stir Bar, 95 % igem Ethanol und Salicylaldehyds auf. Legen Sie einen Kondensator auf der Mitte Hals und eine Zusatz-Trichter mit einer Scheidewand auf der äußeren Hals ausgestattet.
Passen Sie den dritte Hals des 3-Hals-Fläschchen mit einer Scheidewand und legen Sie eine N-2 -Linie auf den Kondensator. Rühren Sie unter einer N-2 -Atmosphäre die Reaktion in einem Wasserbad bei 80 ° C, und fügen Sie Ethylen Diamin mittels Spritze.
In einem separaten 50 mL Rundboden-Kolben mit einer Stir Bar Co(OAc)2·4H2O hinzufügen und in 15 mL destilliertem Wasser auflösen.
Wenn vollständig aufgelöst, die Kobalt-Acetat-Lösung auf den Zusatz Trichter übertragen und Entgasen von sprudelnden N2 bis es für 10 Minuten.
Bei der Entgasung abgeschlossen ist, hinzugeben Sie langsam die Kobalt-Acetat-Lösung zur kräftig gerührt Salicylaldehyds Mischung. Rühren Sie dann am Rückfluß für 1 Stunde.
Wenn Sie fertig sind, entfernen Sie die Flasche aus das Heizbad und entfernen Sie den Kondensator und Zusatz Trichter. Dann tauchen Sie die Flasche in ein Eis-Wasserbad Ausfällung von [Co(salen)]2zu erleichtern.
Vakuum-Filter des Niederschlags auf einen Büchner-Trichter mit Filterpapier, und waschen Sie die rote Feste mit kaltem Ethanol. Trocknen Sie den Volumenkörper vollständig, wiegen Sie und berechnen Sie die Prozent Rendite.
Verbinden Sie eine Nadel mit einer O-2-Gasflasche mit Tygon-Schlauch. Dann Blase sanft O2 bis 5 mL DMSO für 10 Minuten.
Legen Sie zwei 18-Zoll-Abschnitte der Tygon-Schlauch an beiden Enden einer abgestuften 10-mL Glaspipette. Klemmen Sie die Pipette zum Ring stehen mit der niedrigsten Abschluss nach oben. Als nächstes den unteren Schlauch Stück beimessen Sie eine langstielige Glastrichter, und Klemmen Sie den Trichter auf dem Ring Stand mit dem Trichter nach oben.
Stellen Sie sicher, dass die Schläuche anschließen die Pipette und den Trichter eine U-Form bilden. Fügen Sie hinzu, Mineralöl Trichter und Schlauch, bis der Trichter etwa halb gefüllt ist.
[Co(salen)]2 hinzufügen und den Schlauch an der Oberseite der Pipette ein Seitenarm Reagenzglas beimessen.
2 mL O2überführen-gesättigt DMSO in ein 3-mL-Röhrchen und senken Sie mit der Pinzette, Reagenzglas B in Test Rohr A ohne zu verschütten.
Siegel-Test Rohr A mit ein Gummiseptum angezogen mit Kupferdraht. Legen Sie eine Nadel in den O-2 -Tank in das Septum und spülen Sie 10 Minuten. Dann entfernen Sie die Nadel und Fett oben auf das Septum, Lecks zu verhindern.
Kostenlose Nadel in die Scheidewand des Test-Rohr A um Mineralöl, Glaspipette, zu erreichen, während die Öffnung mit einem Finger abdecken und langsam loslassen Druck zu ermöglichen. Dann die Nadel entfernen und wieder oben auf das Septum mit Fett zu decken.
Passen Sie die Höhen des Trichters und pipette, so dass die Ölstände in beide Stücke Glaswaren Line-up und Ölstand innerhalb der Pipette aufnehmen.
Lassen Sie DMSO aus dem Reagenzglas B Angeln den Seitenarmen des Test-Rohr A in Richtung Decke. Sobald alle die DMSO wurde hinzugefügt, das Reagenzglas senkrecht halten und vorsichtig schwenken.
Weiterhin die Reagenzgläser schütteln, bis der Ölstand in der Pipette hält steigt, was bedeutet, dass O2 nicht mehr verbraucht wird. Dann stellen Sie die Höhe des Trichters, so dass der Ölstand drin mit den Ölstand in der Pipette gesäumt ist. Notieren Sie die neue Ebene des Öls in die Pipette und die Temperatur des Raumes.
Test Rohr A das Septum entfernen und den Inhalt auf eine 15 mL Zentrifugenröhrchen übertragen.
Zentrifugieren Sie Proben für mindestens 15 Minuten, dann entfernen Sie vorsichtig das Röhrchen mit der [Co(salen)]2 Pellet. Dekantieren Sie sorgfältig die Flüssigkeit ohne zu stören das Pellet.
Die Zentrifugenröhrchen, enthält das Pellet in einem Winkel von 45° zu halten, und mit einer Spritze langsam Tropfen 1 mL KCHL3 auf der Seite des Rohres. Beobachten Sie alle körperlichen Veränderungen, die auftreten.
Jetzt lassen Sie uns die Ergebnisse auswerten. Der Ertrag der synthetisierten inaktiv [Co(salen)]2 ist 2.4 g, 85 %. IR-Spektrum zeigt einen Spitzenwert bei 1528 cm-1, was bezeichnend für die CN-Strecke. Darüber hinaus zeigt das Fehlen einer O-H-Verbindung, dass keine freien Liganden vorhanden ist.
59,2 mg [Co(salen)]2, die 0,090 Mmol entspricht, verbraucht 2 mL O2. Mit dem idealen Gas-Gesetz, standard Druck und Temperatur aufgezeichnet, die Anzahl der Mole von 2 mL O2 war entschlossen, 0.082 Mmol. Zu guter Letzt wurde die Anzahl der Mmol Co [Co(salen)]2 bestimmt und dividiert durch die Anzahl der Mmol O2 zu erhalten, das Verhältnis der Co:O2, die 2:0.91.
Reversibilität der O2 Bindung zeigte sich mit KCHL3, wo nach Zugabe des Lösungsmittels DMSO-Konzentration verringert, und das Reaktionsgleichgewicht auf die Reaktionspartner, was zu O-2 -Version, wie in beobachtet wurde verschoben sprudelnde Reaktion und der Farbwechsel rot.
Komplexe Koordination kann auf dem Gebiet der Chemie und bioanorganische Chemie verwendet werden, verschiedene Metalloproteine zu studieren.
Zum Beispiel das Metalloprotein Hämoglobin vier globulären Protein-Untereinheiten mit der Häm-Gruppe eingebettet in jedem, macht es schwierig, das Protein aktiv Website. Studie besteht aus Anorganischen Synthesechemiker Usemolecular Arten, z. B. [Co(salen)]2, Modell aktiven Zentren in Metalloproteine, jedoch Replikation von Struktur und Reaktivität ist oft schwierig, durch deutliche Unterschiede im elektronischen Strukturen zwischen einfache Koordination Verbindungen und Metall umgeben Protein Aufbauten.
Epichlorhydrin ist eine chemische Reagenz, bestehend aus einem Epoxid und ein Alkyl-Chlorid. Es wird bei der Herstellung von Epoxidharzen und andere Elastomere verwendet. Trotz seiner Vielseitigkeit ist es jedoch schwierig, Enantiopure Epichlorhydrin zu produzieren.
Separate racemischem Mischungen von Epichlorhydrin können chirale Salen komplexe verwendet werden. Beispielsweise wird in einer hydrolytischen kinetische Resolution Epoxide racemischem Epichlorhydrin mit einer Polystyrol-gestützte chiralen Salen Liganden in Gegenwart von Wasser, behandelt führt zu die Hydrolyse eines der Enantiomere. Das Enantiomer getrennt werden kann und der Polymer-gestützte Katalysator aus dem Reaktionsgemisch abfiltriert und wiederverwendet werden kann.
Sie habe nur Jupiters Einführung in [Co(salen)]2beobachtet. Sie sollten jetzt ihre Grundsätze, Verfahren und einige seiner Anwendungen verstehen. Danke fürs Zuschauen!
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Results
Charakterisierung von inaktiven [Co(salen)]2:
IR (cm-1) auf ATR Anlage gesammelt: 2357 (w), 1626 (w), 1602 (m), 1542 (w), 1528 (m), 1454 (w), 1448 (m), 1429 (m), 1348 (w), 1327 (w), 1323 (m), 1288 (m), 1248 (w), 1236 (w), 1197 (m), 1140 (m), 1124 (m), 1089 (w), 1053 (m), 1026 (w) , 970 (w), 952 (w), 947 (w), 902 (m), 878 (w), 845 (w), 813 (w), 794 (w), 750 (s), 730 (s).
O2 Aufnahme:
59,2 mg (0,090 Mmol) [Co(salen)]2 verbraucht 0,002 L O2. Mit standard Druck und die Temperatur im Schritt 3.6 aufgezeichnet, wurde die Anzahl der Muttermale O2 verbraucht:
Die berechneten Maulwürfe Co in 0,090 Mmol [Co(salen)]2:
Daher wurde das Co:O-2 -Verhältnis:
0.180 Mmol Co: 0.082 Mmol O2
Das entspricht einem 2:0.91 Verhältnis von Co, O2.
Zusatz von KCHL3 [Co(salen)]2– O2 Addukt:
Nach Zugabe von KCHL3KCHL3 Lösung wurde rot und ein Strom von Luftblasen aus dem vollen, Angabe Freisetzung von O2 Gas und Bildung von inaktiven [Co(salen)]2befreit wurde.
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Applications and Summary
In diesem Video erklärt wir die verschiedenen Möglichkeiten, dass zweiatomiges Sauerstoff zu Metall Zentralbereich koordinieren kann. Wir den Sauerstoff transportierenden Kobalt komplexe [Co(salen)]2 synthetisiert und studierte die reversible Bindung mit O2. Experimentell haben wir bewiesen, dass inaktive [Co(salen)]2 bindet reversibel O2 und Formen einen 2:1 Co:O2 Addukt in Anwesenheit von DMSO.
Alle Wirbeltiere hängen Hämoglobin, ein Metalloprotein gefunden in den Erythrozyten, um Sauerstoff zu Atmungsorgane sowie anderer Gewebe zu transportieren. Im Hämoglobin bindet Sauerstoff reversibel an eine Häm-Gruppe, bietet ein einziges Fe-Zentrum zu einem heterozyklische Ring genannt ein Porphyrin (Abbildung 6a) koordiniert. Hämoglobin ist nicht die einzige Sauerstoff transportierenden und Lagerung Metalloprotein. Mollusken besitzen beispielsweise ein Protein namens Hemocyanin, die eine Dicopper aktive Situationsmerkmale, die für den Sauerstofftransport (Abbildung 6 b) verantwortlich ist.
Mit synthetischen Molekülsorten, Modell aktiven Zentren in Metalloproteine ist schwierig wegen der deutliche Unterschiede im elektronischen Struktur einer einfachen Koordination Verbindung im Vergleich zu der eines Metalls, umgeben von einem Protein-Überbau. Infolgedessen ist es oft schwierig, genau die Struktur der aktiven Seite in Metalloproteine zu replizieren. Zwar gibt es Beispiele für Modell-komplexe, die strukturell Metall aktiven Websites imitieren, gibt es weniger Beispiele von strukturell ähnlichen Modell-komplexe, die inhärent native Metalloenzyme Reaktivität aufweisen.
Abbildung 6. (ein) die Fe-Center im Hämoglobin bindet an O2 an einem Ende am Wohnort, während (b) Kupfer enthaltenden aktiven Seite in Hemocyanin an O2 in einer überbrückenden seitlich Ausrichtung bindet.
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References
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- Ueno, K., Martell, A. E. Infrared Studies on Synthetic Oxygen Carriers. J Phys Chem.60, 1270–1275 (1956).
