羧酸类金属配合物的制备与表征

羧酸类金属配合物的制备与表征

摘要：羧酸类配体的配位能力很强，具有配位繁杂性，羧酸类配体始终是化学学科领域的重要研究对象。本论文运用常温和水热的金属配合物合成方法，用羧酸类配体氨三乙酸、L-谷氨酸、氨基乙酸与钴和铜的金属盐反应，通过调节pH、控制羧酸类配体和金属盐的比例、反应温度和反应时间等条件得到四种羧酸类金属配合物，并对其进行红外测定及分析，初步推测出金属配合物可能的配位结构。

关键词：羧酸类配体；金属羧酸配合物；晶体结构

引言

合成化学的突破与新配合物的出现是推动化学学科与学科发展的重要力量，因此我国基础性研究的配合物合成为化学领域和材料科学的优先发展领域[1]。现代无机合成是无机化学的重要分支之一，而且作为合成化学中特别重要的一部分，其内涵也大大被人们扩充，其特色是制备与组装科学，不同于以往传统的合成[2]。目前，在国际上无机化学各相关的研究领域中基本上每天都有数百种新的无机化合物和新配合物被合成与制备出来。另外，现今无机合成在科学领域发展和国民经济建设中的重要地位一步步提高，新兴领域和高新技术发展得如日中天[3]。合成化学是现代中心科学，它与人类社会各个方面的需要有关。为人类提供衣食住行的用具，为稀缺材料提供代用品，征服疾病改善健康状况，增强国防，以及控制和保护我们的环境，都得依赖合成化学作为强有力的助手。从现代科学发展的角度来看，化学界研究领域的核心是合成化学，合成不仅是化学领域改进社会强有力的手段，也是提升社会财富、促进人类社会文明发展的的锦囊妙计。因此合成化学在经济发展中有着很高的地位，在人们的日常生活中也有着越来越重要的作用，整个世界的科学发展都需要它来奠定进行研究的物质基础[4]。

配位化合物的结构中，配位键和共价键相比有较低的键能，所以配位反应比较敏感[5]，很容易受反应体系中物理、化学因素影响，比如阴阳离子、反应物比例、反应液浓度、溶剂、反应的温度和pH值等[6]。现今配位化学和材料化学研究的热门学科是合成配位化合物，这些配合物具有高度有序的化学结构，它们是利用配位键、氢键等分子间的作用力把金属离子与多官能团的配体结合起来的[7]。羧酸类配体具有很强的配位能力，其配位繁杂性也非常强，因此不管是在过去还是现在，羧酸类配体始终是化学学科领域的重要研究对象[8]，而且金属—羧酸类配位化合物可以用于催化科学领域、物理吸附和光电磁领域，另外此类配合物还具有许多特殊的性能[9]。

金属配位化合物是由有机配体和金属离子在一定条件下组装形成的，配体的几何构型和金属离子的配位趋向对整个金属配位化合物结构有着决定性的影响[10]。如何控制反应条件，定向组装出目标结构化合物是当前金属配位化合物研究的主要问题之一，而寻找影响金属配位化合物结构的因素并了解其影响方式是解决该问题的根本途径[11]。

一些金属配位化合物作为抗癌药物已经应用于临床，并且显示出了较好的临床效果，但是大多数仍处于实验阶段，人们对它们的抗癌机理不是很清楚。随着人们对金属有机配合物的抗癌机理的进一步认识，人们一定会合成出更多高效的金属配合物，金属配合物的发展前景将更为广阔[12]。

谷氨酸是生物体内蛋白质代谢过程中非常重要的基本氨基酸之一，L-谷氨酸是蛋白质的主要构成成分，而且还参与了植物和微生物中的重要化学反应[13]。在医学上，谷氨酸可以用作治疗肝性昏迷，还用作改善儿童智力发育[14]。甘氨酸是人体中非常重要的氨基酸之一，是结构最简单的氨基酸化合物，是一种重要的有机合成中间体，广泛应用于医药、食品、农药、饲料等行业，随着科学与技术的不断发展，人们生活水平不断提高，甘氨酸在医药和食品行业发展很快，市场潜力很大[15]。因此，我们探究谷氨酸、甘氨酸等的金属配合物具有非常重要的意义。

1.实验部分

1.1仪器和试剂

表1 仪器

仪器名称型号厂家

温度控制仪KSW-6-12 上海胜启仪器仪表有限公司

磁力加热搅拌器79-1 常州国华电器有限公司

电子天平92M-202A-DR 普利赛斯国际贸易〈上海〉有限公司

干燥箱202-2 中华人民共和国上海市仪器总厂

傅里叶红外光谱仪Nicolet iS5 天津港东科技发展有限公司

压片机DF-4KBr 天津港东科技发展有限公司

表2 试剂

试剂名称规格厂家厂家

二水合氯化铜(CuCl2·2H2O) 分析纯北京红星化工厂

氨三乙酸(nta) 分析纯中国上海试剂一厂

甘氨酸(NH2CH2COOH) 分析纯天津市东方卫生材料厂

二水合氯化钡(BaCl2·2H2O) 分析纯天津市恒兴化学试剂制造有限公司

五水合硫酸铜(CuSO4·5H2O) 分析纯天津市光复科技发展有限公司

谷氨酸(C5H9NO4) 分析纯北京化工厂

氢氧化钾(KOH) 分析纯天津市恒兴化学试剂制造有限公司

六水合氯化钴(CoCl2·6H2O) 分析纯广州市亚中化学试剂厂

1.2羧酸类金属配合物的合成

1.2.1钡-钴-氨三乙酸配位化合物的合成

用电子天平分别准确称量1.1895g(5.0mmol)六水合氯化钴和0.9705g(5.0mmol)氨三乙酸，将称量好的1.1895g(5.0mmol)六水合氯化钴倒入250ml圆底烧瓶中，加入30ml去离子水，把搅拌子放入250ml圆底烧瓶中，用磁力搅拌器搅拌；待1.1895g(5.0mmol)CoCl2·6H2O充分溶解后，用胶头滴管缓慢滴加0.9705g(5.0mmol)氨三乙酸，搅拌数分钟；用1mol/L氢氧化钾溶液调节溶液pH约为6.5，搅拌30分钟；用电子天平称量1.2215g(5.0mmol)二水合氯化钡，将1.2215g(5.0mmol)BaCl2·2H2O 加入250ml圆底烧瓶中与上述药品混合；之后产生深红色沉淀；将沉淀过滤，把滤液放入烧杯中，将烧杯封口，使滤液挥发；在室温下缓慢挥发并观察，六天后，得到粉红色晶体，小心将其挑出放入安道夫管中，以待检测。

1.2.2钡-铜-氨三乙酸配位化合物的合成

用电子天平分别准确称量0.8525g(5.0mmol)二水合氯化铜和0.9705g(5.0mmol)氨三乙酸将称量好的0.8525g(5.0mmol)二水合氯化铜倒入250ml圆底烧瓶中，加入30ml去离子水,把搅拌子放入250ml 圆底烧瓶中，用磁力搅拌器搅拌；待0.8525g(5.0mmol)CuCl2·5H2O充分溶解后，用胶头滴管缓慢滴加0.9705g(5.0mmol)氨三乙酸，搅拌数分钟；用1mol/L氢氧化钾溶液调节pH约为6.5，搅拌30分钟；用电子天平称量1.2215g(5.0mmol)二水合氯化钡，将1.2215g(5.0mmol)BaCl2·2H2O加入250ml