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Synthese eines Sauerstoff transportierenden Cobalt(II)-Komplex
 

Synthese eines Sauerstoff transportierenden Cobalt(II)-Komplex

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[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.

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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