金属酞菁的合成及表征.doc

金属酞菁的合成及表征摘要：以邻苯二甲酸酐、无水CoCl2、尿素为原料，以(NH4)2MoO4为催化剂，采用金属模版法合成酞菁钴，提纯后，产物再用紫外可见光谱进行表征。关键词：酞菁钴；提纯； 紫外可见光谱1 引言 酞菁类化合物是四氮大环配体的重要种类，具有高度共轭体系。它能与金属离子形成金属酞菁配合物，其分子结构式如图。这类配合物具有半导体、光电导、光化学反应活性、荧光、光记忆等特性。金属酞菁是近年来广泛研究的经典金属类大环配合物中的一类，其基本结构和天然金属卟啉相似，具有良好的热稳定性，因此金属酞菁在光电转换、催化活性小分子、信息存储、生物模拟及工业染料等方面有重要的应用。金属酞菁的合成方法主要是模版法，即通过简单配体单元与中心金属离子的配位作用，然后再结合成金属大环配合物，金属离子起模版作用。 金属酞菁的分子结构合成反应途径： 2 实验内容与步骤2.1仪器与试剂仪器：台秤 研钵 三颈瓶（250ml） 空气冷凝管 圆底烧瓶（100mL） 铁架台 玻璃棒 抽滤瓶 布氏漏斗 可控温电热套（250mL） 电炉 温度计 抽滤瓶 DZF-III型真空干燥箱 SHZ-III型循环水真空泵 紫外可见分光光度计试剂： 邻苯二甲酸酐 尿素 钼酸铵 无水CoCl2 煤油 无水乙醇 2%盐酸 氢氧化钠溶液 蒸馏水2.2 酞菁钴粗产品的制备称取邻苯二甲酸酐5g，尿素9g和钼酸铵0.4g与研钵中研细后加入0.8g无水氯化钴，混匀后马上移入250ml三颈瓶中，加入70ml煤油，加热（200）回流2h左右，在溶液由蓝色变为紫红色后停止加热，冷却至70左右，加入1015ml无水乙醇稀释后趁热抽滤。并用乙醇洗涤2次，得粗产品。2.3 粗产品提纯将滤饼加入2%盐酸煮沸后趁热抽滤，再将滤饼加入去离子水煮沸后抽滤，滤饼再加入碱液煮沸抽滤，重复上述步骤23次，直至滤液接近无色。将产品放在表面皿上在70真空干燥8h。2.4 样品的表征与分析干燥好后取少量样品溶于二甲基亚砜中，做紫外可见光谱分析。3 结果和讨论3.1 数据处理原料：邻苯二甲酸酐5.0g，尿素9.0g，钼酸铵0.4g，无水氯化钴0.8g产品: 酞菁钴2.8236g 产率：80.36% （以无水氯化钴计算产率）3.2讨论（1） 在回流过程中空气冷凝管和三颈瓶的上部出现了白色的结晶，但是溶液却一直沸腾，触摸三颈瓶上部发现温度很低。白色结晶应该为尿素晶体，溶液沸腾但是三颈瓶上部还是出现结晶主要原因是加热温度不够高，蒸汽量少，没有进入空气冷凝管前一部蒸汽就因为和三颈瓶壁接触冷凝出现尿素晶体。（2） 在一次抽滤后剥离滤饼时发现产品中有一小片滤纸，分析原因为煮沸后没有冷却到合适的温度，由于温度太高，导致滤纸强度下降，在剥离时滤纸破裂，以后的抽滤一定要注意溶液温度。（3） 前两次抽滤过程中发现滤液颜色较深，在用70%工业乙醇作为洗涤剂抽滤后再用酸、碱、去离子水抽滤后滤液接近无色，达到要求。滤液为黄色的原因主要是因为回流时用的溶剂为煤油，煤油不溶于酸碱还有水，但溶于乙醇，用乙醇洗涤后可以去除煤油。（4） 我们组在第一次实验时温度还没有达到200便已变成紫色，并且呈现块状，分析原因可能是由于加料时没有将原料混匀加料，在煤油中部分钼酸铵提前反应。4 数据附录酞菁钴的紫外可见光谱酞菁钴的红外可见光谱：分析：1、 金属酞菁特征吸收带主要分布在四个区域，在3030cm-1处的一组峰是芳环上的C-H，芳环上的C-H的强度一般较脂肪族的C-H弱，但谱带较尖锐。2、 在1585 cm-1 和1610cm-1都各有一个吸收峰，这是由于芳香环上C=C以及C=N的伸缩振动引起的。3、 在远红外去，骨架振动吸收带主要出现在150cm-1至200cm-1之间，对于Fe、Co、Ni、和Cu金属酞菁，这组谱带为金属-配体-配体振动，自由酞菁不出现给谱带，金属酞菁中的金属-配体-配体振动频率按下述顺序向高频方向发生移动：ZnPdPtCuFeCoNi。4、 在低频区可以看到在与金属酞菁相应的位置上，自由酞菁的谱图上是两个对应的谱带，而且相比之下金属酞菁谱带更偏向于较高频率，不同中心金属使金属酞菁吸收峰向高频发生移动的程度也不同。参考文献:1 南开大学化学系中级无机化学实验编写组。中级无机化学实验，天津：南开大学出版社，19952 王静秋等编。无机化学专业实验，19873 武汉大学化学系无机化学教研室编。无机化学实验（第一版）。武汉：武汉大学出版社，19974 唐恢同。有机化学的光谱奠定。北京：北京化学出版社，20