甘氨酸高钴配合物异构体的制备和鉴别1

1、化学与环境学院无机化学合成与测试实验报告实验名称 甘氨酸高钴配合物异构体的制备和鉴别 学生姓名 陈文友 学 号 20120004020 专 业 化学教育 年级、班级 大三 四班 指导老师 吴建中 日 期 2015/06/24 甘氨酸高钴配合物异构体的制备和鉴别一、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，或以氮和氧一同配位，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、两种键合几何异构体： 紫外光谱可以用来鉴别配合物所具有的不同

2、几何构型。在CoA4B2型配合物中1T1g态被分裂，trans-CoA4B2分裂后在300700nm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。三、实验仪器与试剂： 仪器磁力搅拌器，恒温水浴锅，蒸发皿，布氏漏斗，抽滤瓶，循环水泵，容量瓶，烧杯，紫外可见光谱仪试剂二氯化钴，甘氨酸（A.R.），氢氧化钠（A.R.），浓盐酸（A.R.），高氯酸钠（C.P.），乙二胺（99%，A.R.），无水乙醇（A.R.），乙醚（A.R.），冰，过氧化氢（30%）四、实验步骤及现象记录（1）Trans-Co(en)2Cl2Cl()的制备序号实验步骤实验现象取10.0gCoCl2

3、3;6H2O溶于25mL水中，于55热水浴条件下加入20mL20%的乙二胺溶液，用磁力搅拌器搅拌10minCoCl2·6H2O为紫红色晶体，加入乙二胺搅拌后变为棕红色溶液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，停止搅拌加入H2O2时有小气泡生成，溶液棕红色加深，加完浓HCl后得暗红色溶液将混合溶液在水蒸气浴上加热浓缩（约150min）表面有一层暗绿色晶体结晶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 产物为暗绿色晶体在空气中干燥晶体，称重产量为5.1525g（2）Co(en)2(NH2

4、CH2COO-2N,O)Cl2·2H2O()的制备序号实验步骤实验现象称取0.3060g甘氨酸，溶于5mL1mol/LNaOH中，加入盛有1g配合物的蒸发皿中，搅拌甘氨酸为白色晶体，搅拌后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浓盐酸加入时有白烟生成移去冰浴，在磁力搅拌器上边搅拌边慢慢滴加40mL95%乙醇（40min）逐渐滴加过程有细小晶体生成将产生的混浊物在室温下利用磁力搅拌器搅拌15min细小晶粒增多将产物抽滤，用无水乙醇洗涤，空气中干燥后称重为橙黄色晶体，质量为0.0706g（3）Trans-Co(en)2(

5、NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2()的制备序号实验步骤实验现象取1.5g和0.8086g甘氨酸于5mL水中，边搅拌边滴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有细小紫灰色晶粒生成抽滤，无水乙醇、乙醚洗涤，空气中干燥，称重产物为紫灰色晶体，质量为0.43g（4）紫外可见光谱测定序号实验步骤实验现象取配合物0.0706g，溶解转移到50mL容量瓶中定容到刻度线溶液呈橙黄色色取第一次制地的配合物0.2169g，溶解转移到50mL容量瓶中定容到刻度线溶液呈亮绿色取第二次制地的配合物0.2171g，溶解转移到50mL容量瓶中定

6、容到刻度线溶液呈淡紫色将所得溶液，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，分析光谱数据有光谱图出现，见实验结果处理五、实验结果及数据处理：1. 过程与实验结果展示【见附页】2. 产率计算（1）Trans-Co(en)2Cl2Cl()的制备 得到墨绿色晶体5.1525gCoCl2·6H2OTrans-Co(en)2Cl2Cl()237.9 285.410.0g m理论=12.0g因此，产率=5.1525g /12.0g×100%=42.94% （2）Co(en)2(NH2CH2COO-2N,O)Cl2·2H2O(

7、)的制备 得到橙红色粉末状固体0.0706gTrans-Co(en)2Cl2Cl()Co(en)2(NH2CH2COO-2N,O)Cl2·2H2O() 285.4 359.9 1.0g m理论=1.3g产率=0.0706g /1.3g×100%=5.43% （3）Trans-Co(en)2(NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2()的制备得到灰白色粉末状固体0.43gTrans-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=0.43g /2.6g

8、5;100%=16.54%（4）紫外可见光谱测定产物Co(en)2(NH2CH2COO-2N,O)Cl2·2H2O()紫外可见光谱图如下： 从上图可得，产物Co(en)2(NH2CH2COO-2N,O)Cl2·2H2O()在300700nm范围有2个d-d跃迁吸收峰（cis-CoA4B2构型），分别是：点位置波长入/nm吸光度A1466.440.1142338.770.116c()=m()/M()/V=0.0706g /359.93mol·g-1/50.00mL=3.9230×10-3mol·L-计算摩尔吸光系数： 1=A1/(bc()=0.1

9、16/(1cm×3.9230×10-3mol·L-1)= 29.5692L/(mol·cm) 2=A2/(bc()=0.114/(1cm×3.9230×10-3mol·L-1)= 29.0594L/(mol·cm) 产物Trans-Co(en)2(NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2()紫外可见光谱图如下：因为第一次产物颜色为亮绿色，说明产物不是Trans-Co(en)2(NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2()，故舍去，取第二次测量进行数据分析。从图二可得，产物Trans-Co(en)2(NH3+

10、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：点位置波长入/nm吸光度A吸光系数1578.730.40145.10832445.340.27430.82223366.370.54461.19444312.424.012451.3084c()=m()/M()/V=0.2171g/488.43mol·g-1/50.00mL=8.8897×10-3mol/L-1计算摩尔吸光系数： 1=A1/(bc()= 0.401/(1cm×8.8897×10-3mol·L-1)= 45

11、.1083L/(mol·cm) 2=A2/(bc()= 0.274/(1cm×8.8897×10-3mol·L-1)= 30.8222L/(mol·cm) 3=A3/(bc()= 0.544/(1cm×8.8897×10-3mol·L-1)= 61.1944L/(mol·cm)4=A3/(bc()= 4.012/(1cm×8.8897×10-3mol·L-1)= 451.3084L/(mol·cm)六、实验总结与讨论：1. 结果分析产物吸收峰的波长分别为466.44

12、nm、338.77nm，与文献值522nm和344nm有所偏差，其中的两个吸收峰明显向短波偏移，而d-d跃迁吸收峰的波长取决于分裂能的大小，分裂能的大小又取决于配位体的配位场的强弱，所以这样的实验现象说明产物不纯，有杂质。产物吸收波长分别为578.73nm、445.34nm、366.37nm、312.42nm，前三个波长与文献值574nm、442nm、365nm接近，说明产物纯度较好，312.42nm波长属于杂波，不进行讨论。2. 误差分析产物的晶体形状与颜色与文献的基本相同，说明所制得的Trans-Co(en)2Cl2Cl()产物较纯，而且产率也达到了42.94%，产率较高，误差较小。产物产

13、率只有5.43%，且紫外光谱吸收峰左移，这些说明产物存在杂质。这可能是由于所制得的产品不纯所导致，所制得的产品不纯的原因可能是：l 所加入1mol/LnaOH溶液量过少；l 2.5mL浓盐酸一加进去就蒸发了，形成白烟，没有足量参与反应；l 可能滴加乙醇的速度不够均匀；产物第二次制备的产率为16.54%，紫外光谱与文献值574nm、442nm、365nm接近，说明产物较为纯净，杂质少，产率不高可能是洗涤时洗涤液带走部分产物。第一次制备得到的是灰绿色晶体，可能原因是加入的氢氧化钠量不够。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，因此C=O键力常数降低，根据，波数会降低，因而C=O的伸缩频率降低，其伸缩振动峰就向低波数方向移动。如何解释各配合物的吸