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载氧钴 (II.) 络合物的合成

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[n,n'-双 (醛) ethylenediimino] 钴 (II), 缩写的 [Co (salen)]2, 是一种金属有机化合物, 用于研究氧气输送金属。

金属如血红蛋白可以可逆地绑定 O2并了解此机制, 研究了诸如 [Co (salen)]2这样的复合体。

[Co (salen)]2以两种形式存在: 活动和非活动。活动形式包括一个 heterodimer, 其中两个钴中心形成一个非常微弱的范德华相互作用,提供足够的空间以在固态状态下插入分子 O2 。

在 [Co (salen)]2的非活动形式中, 每个分子的钴中心形成一个与氧原子在另一个分子上的格键。这就减少了单位和分子 O2之间的空间, 除非使用了一种协调溶剂, 如亚甲基亚砜, 从而促进了加合物的稳定性。

此视频将说明 [Co (salen)]2的原理、其非活动形式的合成以及对分子 O2的可逆绑定的分析。

分子 O2可以通过多种方式协调过渡金属配合物: 侧面、侧面桥、end-on 和 end-on 桥。在非活动的 [Co (salen)]2中, O2坐标以 end-on 桥接方式向两个钴中心, 协调二甲基亚砜完成每个钴中心的面协调球体, 生成一个2:1 复合体, 可通过检查 O2的分子轨道图和 [Co (salen)]2的d-轨道分裂图来解释。

氧在π * 分子轨道中有两个不成对电子, 表示三重基态, 而 [Co (salen)]2在其σ * 分子轨道上有一个不成对电子。

o2到 [Co (salen)]2的绑定是氧化还原反应, 其中两个钴中心失去一个电子, 而 o2分子获得两个电子, 形成过氧化物 (o22-)。

在一个反应中 Co: o2的比率可以通过测量封闭系统中所消耗的 o2的体积来确定。使用理想气体定律, 可以计算消耗 O2的摩尔数。

此外, 可以通过对产品添加 CHCl3来研究 O2绑定的可逆性。CHCl3是一种位溶剂, 无法稳定 O2加合物。因此, 将 CHCl3添加到 [Co (salen)]2O2加合物会导致亚甲基亚砜的浓度降低, 并将反应推向相反方向, 从而使 O2得到解放。

现在我们已经讨论了 [Co (salen)]2的原理, 让我们看一下其非活动形式的合成过程, 以及它在消耗分子 O2中的使用。

在油烟罩中, 用搅拌棒、95% 乙醇和醛的250毫升三颈烧瓶充电。将冷凝器连接到中心颈部, 并在外颈上安装有隔膜的加法漏斗。

将3颈烧瓶的第三个颈部与隔膜相配合, 并将 N 个2线连接到冷凝器。在一个 N2大气压下, 在80° c 的水浴中搅动反应, 用注射器加入乙二胺。

在一个单独的50毫升圆底烧瓶包含一个轰动酒吧, 添加 Co (华侨)2· 4H2O, 并溶解在15毫升蒸馏水。

一旦完全溶解, 将醋酸钴溶液转移到添加漏斗, 并通过冒泡 N2通过它10分钟。

当脱气完成时, 将醋酸钴溶液缓慢地加入到强力搅拌醛混合物中。然后在反流中搅拌1小时。

完成后, 从加热槽中取出烧瓶, 取出冷凝器和加法漏斗。然后将烧瓶浸入冰水浴中, 以促进 [Co (salen)]2的沉淀。

真空过滤器沉淀到一个傅书礼漏斗与滤纸, 并用冷乙醇洗涤红色固体。完全干燥固体, 称重, 并计算出产量百分比。

将针连接到 O2-气瓶与 Tygon 油管。然后轻轻地泡 O2通过5毫升的亚甲基亚砜10分钟。

将两个18英寸的 Tygon 油管段连接到一个10毫升的玻璃吸管的一端。将吸管夹到一个环站, 并以最低的刻度朝向。接下来, 将一个长的玻璃漏斗连接到下油管件上, 并将漏斗固定在环形支架上, 并将漏斗朝上。

确保连接吸管和漏斗的油管形成 U 形。在漏斗和油管中加入矿物油, 直到漏斗半。

将侧臂测试管连接到吸管顶部的油管上, 并向其添加 [Co (salen)]2 。

将2毫升的 O2饱和二甲基亚砜转化为3毫升的试管, 并使用一对镊子, 将试管 B 中的试管 a 调低到试管 a 中, 而不会溢出。

密封测试管 a 与橡胶隔膜收紧与铜线。插入一针连接到 O2坦克到隔膜和清除10分钟。然后取出针头, 油脂的隔膜的顶部, 以防止泄漏。

在试管 a 的隔膜中插入一根游离针, 使矿物油到达玻璃吸管, 同时用手指覆盖开口, 并慢慢释放压力。然后取出针头, 用油脂遮盖隔膜的顶端。

调整漏斗和吸管的高度, 使两个玻璃器皿中的油位排成一线, 并记录吸管内的油量。

通过将试管 a 的侧臂往天花板上钓鱼, 从试管 B 中释放二甲基亚砜。一旦添加了所有的亚砜, 保持试管直立, 轻轻地旋转。

继续摇动试管直到吸管中的油位停止上升, 这意味着 O2不再被消耗。然后, 调整漏斗的高度, 使它的油位与吸管中的油位排成一线。记录吸管中的新油水平和房间的温度。

从试管 a 中取出隔膜, 并将其转移至15毫升离心管。

现在让我们来评估一下结果。合成的非活动 [Co (salen)]2的收率为 2.4 g, 即85%。IR 谱显示峰值在 1528 cm-1, , 这是 CN 拉伸的指示。此外, 没有一个 O H 拉伸表明, 没有自由配体存在。

59.2 毫克的 [Co (salen)]2, 它等于0.090 摩尔, 消耗2毫升的 O2。使用理想气体定律, 标准压力和温度记录, 2 毫升 O2的摩尔数被确定为0.082 摩尔。最后, 在 [co (salen)]2中确定 co 的摩尔数, 并除以 o2的摩尔数, 以获得 co: o2的比率, 即 2:0. 91。

使用 CHCl3演示了 o2绑定的可逆性, 其中, 在添加了溶剂后, 亚甲基亚砜浓度下降了, 反应平衡转移到了反应物, 导致 o2释放, 如观察到反应的冒泡和颜色变为红色。

配合物可用于化学和无机化学领域, 研究各种金属。

例如, 蛋白血红蛋白是由四球状蛋白亚单位组成, 其中每一个都嵌入了血红素组, 因此很难研究蛋白质的活性位点.合成无机化学家 usemolecular 物种, 如 [Co (salen)]2, 对金属中的活动站点进行建模, 但是, 由于电子结构之间的不同, 结构和反应性的复制往往很困难。简单的配合物和金属包围的蛋白质上层建筑。

环氧氯丙烷是一种化学试剂, 由环氧化物和烷基氯化物组成。它用于生产环氧树脂和其他弹性体。然而, 尽管它的通用性, 它是难以生产 enantiopure 环氧氯丙烷。

为了将环氧氯丙烷的外消旋混合物分离, 可采用手性 salen 配合物。例如, 在水解动力学分辨率的环, 消旋环氧氯丙烷处理与聚苯乙烯支持的手性 salen 配体的存在, 水, 从而导致水解的一个对映异构体。对映体可以分离, 聚合物负载的催化剂可以从反应混合物中过滤出来, 再使用。

你刚才看了朱庇特的介绍 [Co (salen)]2。你现在应该了解它的原则, 程序, 以及它的一些应用。谢谢收看!

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