氧载体模拟化合物的制备、表征和载氧作用

1、论文题目论文标题小一,黑体。注意：任务书标题与开题报告、毕业论文的标题必须一致。学生姓名 戚天木 学 号 12113221 院 系 化学化工学院仿宋_GB2312, 三号, 加粗 专 业 应用化 学仿宋_GB2312, 三号,加粗 指导教师 邵颖 完成日期 2014-12-23 氧载体模拟化合物的制备、表征和载氧作用戚天木 倪杨丹 彭丽芳 摘要：无机配合物双水杨醛乙二胺合钴() Co()（） 具有可逆载氧能力，是天然氧载体的模型化台物。通过电导率，红外光谱，紫外光谱对其结构进行表征，并通过模型化合物Co()（）的吸氧测量和放氧观察了解载氧作用机制。关键词： Co()(Salen)，载氧作用，合

2、成引言自然界许多生物体中都有含过渡金属离子的蛋白，例如：含铁的肌红蛋白， 血红蛋白，含铜的血青蛋白等这些金属蛋白作为”天然氧裁体” 在一定条件下能够吸收或放出氧气，供给机体生命活动的需要。目前，对这些天然氧载体的研究已取得了较明显的进展人们早已合成了一系列具有键合氧能力而结构又较为简单的化台物，即“模拟化合物“用它来模拟天然氧载体进行研究。这些研究不仅对揭示天然氧载体本身性质， 而且对氧化催化剂的探索具有十分重要的意义研究分子氧配合物的本质， 从而有助于探明天然氧载体氧合作用的规律， 化学模拟天然氧载体的研究， 不仅有助于了解这些天然物的作用机理， 而且为人造血液的制造创造了条件。 此外，在合

3、成氧载体的研究中，了解在这些模型物上的活化规律， 还有助于改进某些现有的工业氧化催化剂， 以及满足某些部门贮氧的需要，例如作为潜艇的贮氧剂等。由此可见， 合成及研究氧载体的模型化台物， 无论在理论研究或在实用上，都有十分重要的意义。例如双水杨醛乙二胺合钴Co()（）也同生物体的含金属的蛋白质相似，在一定条件下具有与氧可逆结合的能力。Co()（）至今已合成出许多具有可逆载氧性能的模型化合物。它们一般是Fe(I)，()，()、I r(I)，(I)等金属离子与氨、胺、氨基酸、肽、碱、卟琳等配体所形成的金属配合物。 合成路线本实验以Co()（）为例来观察配合物的吸氧和放氧作用，Co()（）配合物制备条

4、件的不同可以有两种不同的固体形态存在，一种是棕褐色黏状物体（活性型）在室温下能迅速吸收氧气；另一种是暗红色（非活性型），在室温下稳定，不吸收氧气。非活性Co()（）配合物在某些溶剂中，能与溶剂配位而成活性型。在DMF溶剂生成的加合物Co() 2(DMF)2O2是细颗粒状的暗棕色沉淀，不易过滤，宜用离心分离，加合物中Co和O的比例气体体积测量法测定。正文：1.实验部分 1.1仪器和试剂表1-1 实验用试剂一览表试剂分子量 分子式规格厂家厂家乙酸钴四水249.08C4H6CoO44H2O分析纯AR上海润捷化学试剂有限公司上海润捷化学试剂有限公司水杨醛122.12C7H6O2化学纯CP上海双香助剂厂

5、上海双香助剂厂无水乙醇（95%）46.07CH3CH2OH分析纯AR上海润捷化学试剂有限公司 上海润捷化学试剂有限公司 无水乙二胺60.1C2H8N2分析纯AR上海润捷化工试剂有限公司上海润捷化工试剂有限公司DMF73.1C3H7NO分析纯AR上海润捷化学试剂有限公司上海润捷化学试剂有限公司氯仿119.38CHCl3分析纯AR永华化学科技（江苏）有限公司永华化学科技（江苏）有限公司表1-2 实验所用到的主要仪器主要仪器集热式恒温加热磁力搅拌离心机电导率仪 可见紫外分光光度计XY型氧气袋1.2 非活性Co()(Salen)的制备250ml三颈瓶中注入80ml w=95%的乙醇，再注入1.6ml水

6、杨酸。再搅拌下注入0.7ml w=70%的乙二胺，让其反应4-5min。此时生成亮黄色的双水杨缩乙二胺片状晶体，然后向三颈瓶中通入氮气赶尽装置中的空气，再调节氮气流使速度稳定在每秒一个气泡，这时使冷却水进入冷凝管，加热水浴温度保持在338-343K。溶解1.9g醋酸钴于15ml热水中，亮黄色片状晶体全部溶解后，把醋酸钴滴入三颈瓶内，立即生成暗红色的块状沉淀，在70°C时搅拌1h，移去水浴用冷水冷却反应瓶，中止氮气流。在砂芯漏斗中过滤，并用5ml水洗涤三次，用5ml 95%乙醇洗涤，在真空干燥器中干燥产品。（Co()(Salen)的制备装置图）1.3 Co()(Salen)配合物的表征

7、 1.3.1 测定溶液的电导率 配制甲醇溶液，浓度约为10-3mol.L-1, 1.3.2 测定配合物的红外光谱 1.3.3 测定配合物的紫外光谱加入米粒大小的Co()（），用氯仿稀释至颜色很浅，在紫外光谱仪上测量。1.4 Co()(Salen)的吸氧测定 先检查吸氧装置（图2）的气密性：打开三通旋塞，使试管只与量气管相通，把水准调节器下移一段距离，并固定在一个位置，如果量气管中的液面仅在开始时稍有下降，以后维持恒定，这表明装置不漏气，如果液面继续下降则表明装置漏气，则应检查调整好后在检查气密性，直至不漏气为止。然后把5-8mLDMF放进支试管，在小试管中准确称量0.05-0.1g Co()(

8、Salen)配合物，小心将其放入支试管，注意此时不可以让DMF进入小试管，赶尽装置中空气，使整个装置充满氧气，关闭旋塞，停止通入氧气，调节水准调节器，使两液面在同一水平面上，读出量气管的读数，再小心倒转支试管使DMF进入小试管，并经常摇动支试管，溶液最后变成暗褐色，直到量气管中的液面不再变化为止（约20-30min），记录量气管变化，记录室温和压强。 吸氧测定机理：CoLn + O2 = LnCoO2 或 2CoLn + O2= LnCo- O2-CoLn（Co()(Salen)的吸氧装置图）1.5 加合物在氯仿中反应的观察把上面气体测量后的氧加合物转移到两个离心试管中，使两个离心试管质量保持

9、平衡，然后在离心机上离心分离，时间为10min,转速为2×1000rpm，小心除去上层溶液，得到暗褐色的加合物固体保留在离心试管的底部，沿管壁注入5ml的氯仿，静置观察现象。有细小的氧气流，上层液体呈亮红色，下层沉淀会往上移最终回到底部。 2 结果与讨论 2.1 表1非活性Co()（）的产率 实际产量/g理论产量/g产率×1001.43512.3561.83 2.2 配合物的表征2.2.1 溶液的电导率表2 非活性Co()（）甲醇溶液的电导率配合物的质量/g无水甲醇的体积/ml电导率/(s/cm)0.0168503.42.2.2 紫外光谱配体与配合物在氯仿溶液中的紫外吸收光

10、谱图 配合物的紫外吸收光谱在246nm处有最大吸收峰，配体在258nm处有最大吸收峰，配体中属于-*跃迁的吸收峰，在形成配合物时发生蓝移，另外游离的配体可见光区域内无吸收，而配合物在可见光区域内出现一个弱而宽的d-d的跃迁峰，应为金属与配体间的电荷迁移跃迁。2.2.3红外光谱配合物配体图中数据可以看出：配体在2929.73 cm-1 范围有宽带吸收，是酚羟基（O-H）的伸缩振动，由于OHN形成分子内氢键，所以向低频方向移动，在1290.34 cm-1处有强峰，是O-H的变型振动，当与钴形成配合物后，O-H的峰都消失了.配体在1626.44 cm-1-1606.14 cm-1 范围内出现较强的C

11、=N伸缩振动峰，配合物和相应的配体相比，C=N的伸缩振动峰发生了红移，说明配体的N原子和钴配位.2.3 吸氧的测定 在室温为17.12，压强为101.3kpa测定产物的吸氧量序号123Co()Salen /g0.06460.05060.0740DMF/ml5.05.05.0理论吸氧量/mL2.371.852.71实际吸氧量/mL2.11.92.2n(Co)/n(O2)2.00:1.001.72:1.002.18:1.00理论上合成的配合物Co()(Salen)中Co是二价，而且Co与O2的物质的量比为1：1或2:1，而从实际的计算结果来看，与理论值不完全符合，可能原因是由于样品没有完全烘干,在

12、称量的时候接触空气的时间过长等原因。结论 钴配合物之所以能够吸氧，因为所形成的配合物为层状结构，体的所有原子都处在同一平面之中，层与层之间的空隙足以使氧分子通过。钴()配合物能否载氧及其载氧方式、载氧可逆与否，将受到配体性质、溶剂等因素的影响。参考文献1.Appition T.G.J Chen Educ,1977,(54);4432.Bailes R H,Calvin M.J Amer Chem Soc,1947,(69):18863.Floriani C,Calderazz F.J Chem Soc(A),1969,9464.Ochiai