多吡啶配体及其铜铁配合物的合成与表征

《应用化学综合实验》（项目化）无机部分实验指导书

课程代码：0703525008 开课学期：第6学期开课专业：应用化学

实验学时：16学时总学分/实验学分：0.5学分

综合实验室（实验中心）名称：生化实验中心二级实验室名称：绿色功能材料与应用实验室

一、课程简介

《应用化学综合实验》无机部分实验是化学专业的一门重要专业综合实验课，它的先修课程是无机化学和无机化学实验。本课程是在基础无机化学实验技能的基础上，进一步系统全面地提高无机合成实验技能，为学生的毕业论文打好实验基础，也为从事无机配合物的合成与应用开发奠定必要的理论和技术基础。

二、实验的地位、作用和目的

通过该实验课程的学习对综合性实验进行全面的了解和掌握。目的：一是通过目标配体配合物的合成学习一般金属配合物的合成方法和实验条件；二是了解金属配合物的性质测试和表征方法。

三、实验基本要求

1. 掌握基础有机化学合成技术合成目标配体，并通过核磁共振、红外光谱和紫外光谱对其进行测定；

2. 掌握金属配合物合成的基本技术和方法，能够利用红外光谱和紫外光谱对其结构信息进行分析。

四、报告与考核

实验报告包含预习报告、实验报告及结果讨论等内容。

考核：1、实验的方案方法20%；2、实验操作和实验结果40%；3、实验报告和分析讨论40%。

项目简介和要求

含N多吡啶配体具有配位能力强、合成简单等特点，常被用于合成各种金属配合物。本项目以2-氨甲基吡啶和2-醛基吡啶为起始原料，通过席夫碱反应和硼氢化钠还原，制备得到一个含N 多吡啶配体，将其与便宜易得的铁盐或铜盐反应，合成铁或铜的配合物，并通过红外、紫外光谱

等表征对其结构信息进行分析与确认。

具体合成方案如下：

主要内容如下：

（1）配体二(吡啶-2-甲基)胺(L1)的合成研究

主要研究反应温度、溶剂、还原剂及反应时间等因素对配体L1合成收率的影响，找出最佳的反应条件。并对配体L1进行核磁共振、红外及紫外光谱等表征。

（2）铁或铜配合物的合成研究

利用配体L1与铁或铜的氯化盐在适宜的条件下进行反应，通过优化反应溶剂、反应温度、反

应时间及反应物配比等影响因素，制备得到铁配合物M1或铜配合物M2,并通过红外和紫外光谱

测定对其结构信息进行分析和确定。

实验要求：

（1）学会文献查阅和资料整理。

（2）学会如何参考文献设计实验方案，主要包括原料配比、实验具体操作步骤、如何监测判断反应终点、反应完毕后处理、产品纯化和结构鉴定。

（3）掌握红外、紫外光谱等测试方法，并学会处理分析相关的实验数据，得出正确的实验结果。

多吡啶配体及其铜/铁配合物的合成及表征设计指导书

项目一多吡啶配体——二(吡啶-2-甲基)胺(L1)的合成与表征

一、目的要求

1、掌握席夫碱反应的原理和操作技术；

2、熟练掌握利用薄层层析方法判断反应的终点及柱层析分离纯化产物的技术和操作规范；

4、掌握有机配体的一般鉴定方法。

二、实验原理

三、实验原料和试剂

2-氨甲基吡啶、2-醛基吡啶、硼氢化钠、甲醇

四、实验步骤

2-胺甲基吡啶(0.48 mL, 5.0 mmol) 、吡啶-2-甲醛(0.54 mL, 5.0 mmol) 加入250 mL的flask中加入甲醇使其溶解，室温搅拌3小时，称取过量的硼氢化钠(0.466 g, 12.3 mmol) 在冰浴下加入反应瓶中，室温下搅拌5~6小时。薄层色谱检测，确定反应结束后，抽干溶剂，加入少量水，用二氯甲烷萃取。收集有机相，用饱和食盐水洗涤2-3次，加入无水硫酸镁干燥数小时。过滤除去固体硫酸镁，收集滤液除去溶剂，浓缩至5 mL左右，通过柱色谱(EA/EtOH/Et3N = 5:1:0.1) 分离得到产物L1(0.638 g, 54%)。对其进行核磁、红外和紫外光谱表征。

五、注意事项和思考题

1、加入硼氢化钠必须保证低温，最好采用少量多次加入的方式，同时不能将反应瓶密封，确保产生的气体及时排出（为什么要这样做？）。

2、硼氢化钠的作用是什么？能否用其他类似的试剂代替？

3、柱层析注意事项有哪些？

4、简述柱层析和薄层色谱选择合适淋洗剂的选择。

5、对配体L1的核磁和红外特征峰进行具体的归属。

项目二含N多吡啶配体配位的铜/铁配合物的合成与表征

一、目的要求

1、掌握配合物合成操作技术；

2、掌握配合物纯化的方法和技术；

3、掌握配合物的一般表征方法。

二、实验原理

三、实验原料和试剂

配体L1、FeCl3·6H2O、CuCl2·2H2O、甲醇

四、方法步骤

将配体L1(199 mg，1.0 mmol)溶解在甲醇溶剂(2 mL)中。称取等摩尔量的FeCl3·6H2O (270 mg，1.0 mmol)均匀的溶解在甲醇溶液(3 mL)中，在搅拌下将三价铁的甲醇溶液逐滴加入化合物L1的甲醇溶液中，滴加过程中有大量黄色固体产生，室温下搅拌反应2h后点板检测化合物L1完全反应。停止反应，置于水泵上抽掉一部分溶剂甲醇，过滤得到淡黄色固体(314.5 mg，87%)，用乙醚，乙酸乙酯，二氯甲烷洗涤黄色固体。将其溶解在乙腈中向溶液中慢慢加入乙醚，通过乙醚扩散到乙腈溶液中后得到黄色晶体。对其进行红外和紫外光谱表征。

铜配合物M2的合成和上述M1的合成步骤一样，仅将原料FeCl3·6H2O换成CuCl2·2H2O，最后得到蓝色固体M2(303 mg，91%)。对其进行红外和紫外光谱表征。

五、注意事项和思考题

1、如何纯化金属配合物?

2、比较分析配体与配合物的红外和紫外光谱图，对其差别进行解释说明。

3、Fe(III)和Cu(II)的配合物能否通过核磁进行鉴定？为什么？

4、红外和紫外光谱能否准确的鉴定金属配合物的结构？若不能，哪些测试方法可以？