甘氨酸高钴配合物异构体的制备和鉴别.doc

华南师范大学实验报告一、实验目的 了解配合物异构体的制备和性质。 了解紫外可见吸收光谱在鉴别异构体方面的应用。二、实验原理氨基酸作为配体和金属离子形成配合物时，在不同的条件下，可以氮配位、以氧配位，或以氮和氧同一配位，形成不同的键合几何异构体。例如Co（）离子与甘氨酸可以形成多种异构体，本实验制备一下两种键合和几何异构体。紫外光谱可以用来鉴别配合物所具有的不同几何构型。在CoA4B2型配合物中1T1g态被分裂，trans-CoA4B2分裂后在300-700nm范围出现三个d-d跃迁吸收峰，cis-CoA4B2分裂后则只有两个吸收峰。本实验所制备的两个配合物中，有三个吸收峰，而I只有两个。三、仪器与实验试剂（1）仪器DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器、蒸发皿、布氏漏斗、抽滤瓶、循环水泵、50mL容量瓶、烧杯、紫外可见光谱仪。（2）试剂 甘氨酸（A.R.），氢氧化钠（A.R.），浓盐酸（A.R.），乙二胺（A.R.）高氯酸钠（C.P.），乙醇（95%，A.R.），乙醚（A.R.），冰，H2O2溶液。四、实验步骤 （1）Trans-Co(en)2Cl2Cl()的制备取10.0gCoCl26H2O溶于25mL水中，于70热水浴条件下加入20mL20%的乙二胺溶液，用磁力搅拌器搅拌10min；向混合溶液中缓慢滴加16mL10%的H2O2溶液，搅拌15min使之充分反应后，降低搅拌速度，加入30mL浓HCl至混合均匀，停止搅拌； 将混合溶液在水蒸气浴上加热浓缩（约60min）至有暗绿色晶体结晶析出，产物用冰浴充分冷却后，过滤，用无水乙醇溶液洗涤至滤液无色；在空气中干燥晶体，称重；（2）Co(en)2(NH2CH2COO-2N,O)Cl22H2O()的制备 称取0.3g甘氨酸，溶于5mL1mol/LNaOH中，加入盛有1g配合物的蒸发皿中，搅拌得紫红色溶液； 沸水浴上加热10min，并不时搅拌，溶液由酒红色变成橙红色； 溶液置于冰浴中冷却，边搅拌滴加2.5mL浓盐酸，然后移去冰浴，在磁力搅拌器上边搅拌边慢慢滴加40mL95%乙醇（半小时以上）； 将产生的混浊物在室温下搅拌15min，抽滤，分别用无水乙醇、乙醚洗涤，空气中干燥，称重；（3）Trans-Co(en)2(NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2()的制备取1.5g和0.8g甘氨酸于5mL水中，边搅拌边滴加1mL1mol/LNaOH，溶液呈淡紫色；将溶液加入1gNaClO4溶于2mL水形成的溶液中，搅拌15min；抽滤，无水乙醇、乙醚洗涤，空气中干燥，称重。（4）紫外可见光谱测定将、三个配合物均准确配制成约910-3溶液，以水为参比，在紫外可见光谱仪上测定300700nm范围的吸收光谱，计算各吸收峰的摩尔吸光系数，分析光谱数据。五、实验结果及数据处理（1）Trans-Co(en)2Cl2Cl()的制备 得到墨绿色晶体4.4245g，计算产率：CoCl26H2OTrans-Co(en)2Cl2Cl()237.9 285.410.0g m理论=12.0g产率=4.4245g/12.0g100%=36.87% （2）Co(en)2(NH2CH2COO-2N,O)Cl22H2O()的制备 得到橙红色粉末状固体0.8874g，计算产率：Trans-Co(en)2Cl2Cl()Co(en)2(NH2CH2COO-2N,O)Cl22H2O() 285.4 359.9 1.0g m理论=1.3g产率=0.8874g/1.3g100%=68.26% （3）Trans-Co(en)2(NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2()的制备得到灰白色粉末状固体0.8673g，计算产率：Trans-Co(en)2Cl2Cl()Trans-Co(en)2(NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2() 285.4 488.4 1.5g m理论=2.6g产率=0.8673g/2.6g100%=33.36%（4）紫外可见光谱测定产物Co(en)2(NH2CH2COO-2N,O)Cl22H2O()紫外可见光谱图如下： 从上图可得，产物Co(en)2(NH2CH2COO-2N,O)Cl22H2O()在300700nm范围有2个d-d跃迁吸收峰（cis-CoA4B2构型），分别是：1=343.0nm（文献值：344nm） A1=0.870122=484.0nm（文献值：522nm） A2=0.77661c()=m()/M()/V=0.1634g/359.93molg-1/50.00mL=9.110-3molL-计算摩尔吸光系数： 1=A1/(bc()=0.87012/(1cm9.110-3molL-1)=95.62L/(molcm) 2=A2/(bc()=0.77661/(1cm9.110-3molL-1)=85.34L/(molcm) 产物Trans-Co(en)2(NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2()紫外可见光谱图如下：从上图可得，产物Trans-Co(en)2(NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2()在300700nm范围有3个d-d跃迁吸收峰（trans-CoA4B2构型），分别是：1=366.0nm（文献值：365nm） A1=0.448612=445.0nm（文献值：442nm） A2=0.228393=575.0nm（文献值：574nm） A3=0.35559c()=m()/M()/V=0.2223g/488.43molg-1/50.00mL=9.110-3mol/L-1计算摩尔吸光系数： 1=A1/(bc()=0.44861/(1cm9.110-3molL-1)=49.85L/(molcm) 2=A2/(bc()=0.22839/(1cm9.110-3molL-1)=25.38L/(molcm) 3=A3/(bc()=0.35559/(1cm9.110-3molL-1)=39.51L/(molcm)六、实验总结与讨论本次实验制备的中间产物Trans-Co(en)2Cl2Cl()和甘氨酸高钴配合物异构体Co(en)2(NH2CH2COO-2N,O)Cl22H2O()、Trans-Co(en)2(NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2()在物理外观上与课堂老师展示的实物接近，通过紫外可见光谱分析其构型也与文献值接近，本实验成功制备出了目标产物。第一次做中间产物Trans-Co(en)2Cl2Cl()得到的是闪亮的墨绿的晶体，说明反应物的配比控制得较好，所以后续实验较成功。七、思考题:为什么羧基配位后，它的C=O的伸缩振动峰会向低波数方向移动？答：羧基配位后，金属离子上的d电子会反馈到反键轨道上，使得C=O键级降低，化学键强度减弱，因而C=O的伸缩频率降低，