[Co(II)_Salen]配合物的制备及载氧作用综合实验

山西大学

综合化学实验报告

实验名称[Co(II) Salen]配合物的制备及载氧作用

学院化学化工学院

学生姓名郭江渊葛金印高阳

专业化学

学号 ********** ********** **********

年级 2009级

指导教师任建国

二Ο一二年三月十六日

[Co(II) Salen]配合物的制备及载氧作用

摘要: 本实验以[Co(II)Salen]来观测配合物的吸氧和放氧作用，观察了解某些金属配合物

的载氧作用机制。此外，通过[Co(II)Salen]配合物的制备掌握无机合成中的一些基本操作技术。

关键词: [Co(II)Salen]配合物的制备、载氧

0 引言

在许多生物体中，一些金属蛋白在一定条件下能够吸收和放出氧气，以供有机体生命活动的需要，如人体中的肌红蛋白、血红蛋白等。人们常用一些简单无机配合物的吸氧、放氧作用来模拟研究一些金属蛋白的载氧机理。

由水杨醛与乙二胺反应所生成的配体与醋酸钴作用生成[Co(II)Salen]配合物，其反应式如下：

OH

CHO

H 2N

NH

+

2

HO CH

N

N

O

HC

O CH

N

N

Co

Co(CH 3COO)2

在合成配合物[Co(II)Salen]时，首先制得的一种是棕色粘状物，为活性型[Co(II)Salen]。将活性型[Co(II)Salen]在无氧及70～80℃条件下搅拌1小时，则得另一种暗红色结晶，为非活性型[Co(II)Salen]。它们都是双聚体配合物，其结构如下图所示。

N

N O

O Co N

N O

O

Co Co N N O O

Co N N O O

2.26

3.45非活性型

活性型

活性型[Co(II)Salen]是由一个[Co(II)Salen]分子中的Co原子与另一个[Co(II)Salen]分子中的Co原子相连接而成的双聚体(D Co-Co = 3.45Å)，在室温下能迅速吸收氧气。

非活性型[Co(II)Salen]是由一个[Co(II)Salen]分子中的Co原子和O原子分别与另一个[Co(II)Salen]分子中的O原子和Co原子相连接而成的双聚体(D Co-O = 2.26Å)，在室温下稳定，不吸收氧气。

某些溶剂L与非活性型[Co(II)Salen]配位而成活性型的[Co(II)Salen]2L2后，能在室温下迅速吸收氧气而形成1 ：1型[Co(II)Salen]L O2或2 ：1型[Co(II)Salen]2L2O2加合物。

在DMF中形成氧加合物的反应式为：

2[Co(II)Salen] + 2DMF + O2[Co(II)Salen]2(DMF)2O2产物[Co(II)Salen]2(DMF)2O2是一种颗粒极细的暗褐色沉淀，用普通过滤法较难分离，可用离心分离法得到。氧与钴的摩尔比可用直接元素分析或气体溶积测量方法测定。

在[Co(II)Salen]2(DMF)2O2沉淀中加入弱电子给予体溶剂氯仿(或苯)后，暗褐色沉淀将慢慢溶解，并不断地在沉淀表面放出细小的氧气泡，同时生成暗红色的[Co(II)Salen]溶液。

[Co(II)Salen]2(DMF)2O2CHCl3

2[Co(II)Salen] + 2DMF + O2

1 实验部分

1.1 仪器与药品

四颈瓶；冷凝管；恒压分液漏斗；移液管(2 ml)；量筒(100 mL、10 mL)；烧杯(50 mL) ；氮气钢瓶；抽滤瓶；量气管(25 mL) ；支试管；带活塞三通；漏斗；小试管(5 mL) ；氧气钢瓶；离心试管（10 mL）；

SHZ-D（Ⅲ）循环水式真空泵;BOO型离心沉淀器;JJ-1精密定时电动搅拌器;DHG-9146型电热恒温鼓风干燥箱;SY-1-2型电热式恒温水浴箱

水杨醛(C.P)；99%乙二胺(C.P.) ；95%乙醇(C.P.)；四水醋酸钴(C.P.)；二甲基甲酰胺(C.P.) 氯仿(C.P.)。

1.2 合成方法

1.2.1 合成路线

1.2.1 非活性型配合物[Co(II)Salen]的制备

1 2

按图1安装好制备装置。用移液管移取1.65 mL水杨醛于250 mL三颈瓶中，加入80 mL 95%的乙醇。在搅拌下，用移液管移取0.75 mL 99％的乙二胺于该三颈瓶中，反应4 ～5分钟，生成亮黄色片状双水杨醛缩乙二胺(H2Salen)结晶。通入N2以赶尽装置中的空气，再调节流速为每秒放出1 ～2个N2气泡。将溶于15 mL热水的1.92 g Co(Ac)2·4H2O溶液放冷后，待三颈瓶中的亮黄色片状结晶全部溶解，且反应体系达到溶剂回流温度时，迅速加入醋酸钴溶液于三颈瓶中，立即生成棕色粘状沉淀(活性型[Co(II)Salen])。搅拌、回流1小时后，棕色粘状沉淀全部转变为暗红色结晶(非活性型[Co(II)Salen])。将热水浴换成冷水浴，待反应体系冷至室温时，停止通入N2，关闭氮气钢瓶。抽滤结晶，分别用5ml水洗涤沉淀三次，用10 mL 95％的乙醇洗涤沉淀，抽干。用红外灯干燥产品，称量干燥产品并计算收率。

1.2.2 配合物[Co(II)Salen]吸收氧气量的测定

按图2安装好仪器，往量气管内装水至略低于刻度“0”的位置，上下移动水准调节器，以赶尽附着在胶管和量气管内壁的气泡。

盖好支试管的塞子，旋转三通活塞使量气管与支试管相通，且成一个密闭系统。把水准调节器下移一段距离，并固定在一定的位置上。如果量气管中的液面只在开始时稍有下降，随即维持恒定，说明装置不漏气。如果液面继续下降，则应检查接口处是否密闭。经检查与调整后，再重复实验，直至不漏气为止。

将5 ～8 mL DMF放进支试管中。用分析天平在干燥的小试管中准确称取0.05 ～0.1g 非活性型[Co(II)Salen]，此时严禁DMF进入小试管。微开盖支试管的塞子，旋转三通活塞，使量气管及支试管与氧气瓶相通。通入O2以赶尽整个体系内的空气(此时应慢慢上下移动水准调节器约2 ～3分钟)，并使O2充满整个体系。迅速盖好支试管的塞子，且旋转三通活