甘氨酸高鈷配合物異構體的制備和鑒別1

1、化學與環(huán)境學院無機化學合成與測試實驗報告實驗名稱 甘氨酸高鈷配合物異構體的制備和鑒別 學生姓名 陳文友 學 號 20120004020 專 業(yè) 化學教育 年級、班級 大三 四班 指導老師 吳建中 日 期 2015/06/24 甘氨酸高鈷配合物異構體的制備和鑒別一、實驗目的： 了解配合物異構體的制備和性質 了解紫外可見吸收光譜在鑒別異構體方面的應用二、實驗原理：氨基酸作為配體和金屬離子形成配合物時，在不同的條件下，可以氮配位、以氧配位，或以氮和氧一同配位，形成不同的鍵合幾何異構體。例如Co（）離子與甘氨酸可以形成多種異構體，本實驗制備、兩種鍵合幾何異構體： 紫外光譜可以用來鑒別配合物所具有的不同

2、幾何構型。在CoA4B2型配合物中1T1g態(tài)被分裂，trans-CoA4B2分裂后在300700nm范圍出現三個d-d躍遷吸收峰，cis-CoA4B2分裂后則只有兩個吸收峰。三、實驗儀器與試劑： 儀器磁力攪拌器，恒溫水浴鍋，蒸發(fā)皿，布氏漏斗，抽濾瓶，循環(huán)水泵，容量瓶，燒杯，紫外可見光譜儀試劑二氯化鈷，甘氨酸（A.R.），氫氧化鈉（A.R.），濃鹽酸（A.R.），高氯酸鈉（C.P.），乙二胺（99%，A.R.），無水乙醇（A.R.），乙醚（A.R.），冰，過氧化氫（30%）四、實驗步驟及現象記錄（1）Trans-Co(en)2Cl2Cl()的制備序號實驗步驟實驗現象取10.0gCoCl2

3、3;6H2O溶于25mL水中，于55熱水浴條件下加入20mL20%的乙二胺溶液，用磁力攪拌器攪拌10minCoCl2·6H2O為紫紅色晶體，加入乙二胺攪拌后變?yōu)樽丶t色溶液向混合溶液中緩慢滴加16mL10%的H2O2溶液，攪拌15min使之充分反應后，降低攪拌速度，加入30mL濃HCl至混合均勻，停止攪拌加入H2O2時有小氣泡生成，溶液棕紅色加深，加完濃HCl后得暗紅色溶液將混合溶液在水蒸氣浴上加熱濃縮（約150min）表面有一層暗綠色晶體結晶產物用冰浴充分冷卻后，過濾，用無水乙醇溶液洗滌至濾液無色 產物為暗綠色晶體在空氣中干燥晶體，稱重產量為5.1525g（2）Co(en)2(NH2

4、CH2COO-2N,O)Cl2·2H2O()的制備序號實驗步驟實驗現象稱取0.3060g甘氨酸，溶于5mL1mol/LNaOH中，加入盛有1g配合物的蒸發(fā)皿中，攪拌甘氨酸為白色晶體，攪拌后得紫紅色溶液沸水浴上加熱10min，并不時攪拌溶液由酒紅色變成橙紅色溶液置于冰浴中冷卻，邊攪拌滴加2.5mL濃鹽酸加入時有白煙生成移去冰浴，在磁力攪拌器上邊攪拌邊慢慢滴加40mL95%乙醇（40min）逐漸滴加過程有細小晶體生成將產生的混濁物在室溫下利用磁力攪拌器攪拌15min細小晶粒增多將產物抽濾，用無水乙醇洗滌，空氣中干燥后稱重為橙黃色晶體，質量為0.0706g（3）Trans-Co(en)2(

5、NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2()的制備序號實驗步驟實驗現象取1.5g和0.8086g甘氨酸于5mL水中，邊攪拌邊滴1mL1mol/LNaOH 溶液呈淡紫色將溶液加入1gNaClO4溶于2mL水形成的溶液中，攪拌15min有細小紫灰色晶粒生成抽濾，無水乙醇、乙醚洗滌，空氣中干燥，稱重產物為紫灰色晶體，質量為0.43g（4）紫外可見光譜測定序號實驗步驟實驗現象取配合物0.0706g，溶解轉移到50mL容量瓶中定容到刻度線溶液呈橙黃色色取第一次制地的配合物0.2169g，溶解轉移到50mL容量瓶中定容到刻度線溶液呈亮綠色取第二次制地的配合物0.2171g，溶解轉移到50mL容量瓶中定

6、容到刻度線溶液呈淡紫色將所得溶液，以水為參比，在紫外可見光譜儀上測定300700nm范圍的吸收光譜，計算各吸收峰的摩爾吸光系數，分析光譜數據有光譜圖出現，見實驗結果處理五、實驗結果及數據處理：1. 過程與實驗結果展示【見附頁】2. 產率計算（1）Trans-Co(en)2Cl2Cl()的制備 得到墨綠色晶體5.1525gCoCl2·6H2OTrans-Co(en)2Cl2Cl()237.9 285.410.0g m理論=12.0g因此，產率=5.1525g /12.0g×100%=42.94% （2）Co(en)2(NH2CH2COO-2N,O)Cl2·2H2O(

7、)的制備 得到橙紅色粉末狀固體0.0706gTrans-Co(en)2Cl2Cl()Co(en)2(NH2CH2COO-2N,O)Cl2·2H2O() 285.4 359.9 1.0g m理論=1.3g產率=0.0706g /1.3g×100%=5.43% （3）Trans-Co(en)2(NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2()的制備得到灰白色粉末狀固體0.43gTrans-Co(en)2Cl2Cl()Trans-Co(en)2(NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2() 285.4 488.4 1.5g m理論=2.6g產率=0.43g /2.6g

8、5;100%=16.54%（4）紫外可見光譜測定產物Co(en)2(NH2CH2COO-2N,O)Cl2·2H2O()紫外可見光譜圖如下： 從上圖可得，產物Co(en)2(NH2CH2COO-2N,O)Cl2·2H2O()在300700nm范圍有2個d-d躍遷吸收峰（cis-CoA4B2構型），分別是：點位置波長入/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-計算摩爾吸光系數： 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) 產物Trans-Co(en)2(NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2()紫外可見光譜圖如下：因為第一次產物顏色為亮綠色，說明產物不是Trans-Co(en)2(NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2()，故舍去，取第二次測量進行數據分析。從圖二可得，產物Trans-Co(en)2(NH3+

10、CH2COO-O)Cl(ClO4)2()在300700nm范圍有3個d-d躍遷吸收峰（trans-CoA4B2構型），分別是：點位置波長入/nm吸光度A吸光系數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計算摩爾吸光系數： 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、實驗總結與討論：1. 結果分析產物吸收峰的波長分別為466.44

12、nm、338.77nm，與文獻值522nm和344nm有所偏差，其中的兩個吸收峰明顯向短波偏移，而d-d躍遷吸收峰的波長取決于分裂能的大小，分裂能的大小又取決于配位體的配位場的強弱，所以這樣的實驗現象說明產物不純，有雜質。產物吸收波長分別為578.73nm、445.34nm、366.37nm、312.42nm，前三個波長與文獻值574nm、442nm、365nm接近，說明產物純度較好，312.42nm波長屬于雜波，不進行討論。2. 誤差分析產物的晶體形狀與顏色與文獻的基本相同，說明所制得的Trans-Co(en)2Cl2Cl()產物較純，而且產率也達到了42.94%，產率較高，誤差較小。產物產

13、率只有5.43%，且紫外光譜吸收峰左移，這些說明產物存在雜質。這可能是由于所制得的產品不純所導致，所制得的產品不純的原因可能是：l 所加入1mol/LnaOH溶液量過少；l 2.5mL濃鹽酸一加進去就蒸發(fā)了，形成白煙，沒有足量參與反應；l 可能滴加乙醇的速度不夠均勻；產物第二次制備的產率為16.54%，紫外光譜與文獻值574nm、442nm、365nm接近，說明產物較為純凈，雜質少，產率不高可能是洗滌時洗滌液帶走部分產物。第一次制備得到的是灰綠色晶體，可能原因是加入的氫氧化鈉量不夠。七、思考題:為什么羧基配位后，它的C=O的伸縮振動峰會向低波數方向移動？答：羧基配位后，金屬離子上的d電子會反饋到反鍵軌道上，使得C=O鍵級降低，化學鍵強度減弱，因此C=O鍵力常數降低，根據，波數會降低，因而C=O的伸縮頻率降低，其伸縮振動峰就向低波數方向移動。如何解釋各配合物的吸