冠醚对金属离子的萃取与分离
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一般匹配较好的 M+直径/冠醚孔穴直径=0.75~0.9
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阴离子的影响
Return
冠醚萃取体系中可萃取络合物以（ML+A-） 离子对形式进入有机相，故阴离子性质对
可萃取离子对在有机相中的溶解度影响很 大
阴离子的脂溶性能增加无机盐及配合物在 有机溶剂中的溶解度，阴离子体积越大， 盐的溶解度越大
陈金美 杨楷 林一明 王帅
Start
一 冠醚的名称和分类 二 冠醚的性质 三 冠醚与金属离子络合物的结构 四 冠醚对金属离子萃取与分离原理 五 影响冠醚萃取与分离金属离子的
因素 六 冠醚对金属离子的萃取与分离实
例
冠醚的名称
Example
冠醚(crownether)为大环多元醚,其最 早的产物是Pedersen于1967年合成的 二苯并-18-冠-6。
影响冠醚萃取与分离金属离子的因素
1 络合剂的影响 2 阴离子的影响 3 溶剂的影响
Return
络合剂的影响
BACK
冠醚是一种优良的新型萃取剂，它的最大 特点是和金属离子具有高度选择性地络合
冠醚和金属离子络合物的稳定常数与金属 离子直径及冠醚孔穴直径的经验公式：
pK=-A(Di-Dc)2+B
冠醚的性质
Return
冠醚最重要的一个性质是具有选择性地络合金属 离子的能力。
在一定条件下,冠醚与带正电的某些金属离子(如 碱金属，碱土属,Cu2+Ag2+,Au3+,Cd2+,Hg,Tl, Sn,Pb2+， Mn2+,Co2+,Ni2+,镧系和锕系元素)和铵离子 (NH4+,RNH3+)等,形成具有一定稳定性的主-客体 络合物。
例：有机溶剂中溶解度（NO2）3C6H2O-， Bph4-，SCN-，MnO42-，I- 等>OH-，SO42-等
溶剂的影响
Return
碳氢化合物或氯代烷是冠醚萃取金属 离子的常用溶剂。溶剂的选择取决于 阴离子的类型。如苦味酸、二苦胺等 大阴离子需要极性强的硝基烃或硝基 苯溶荆。溶剂的极性对选择性有着明 显的影响
（2）当冠醚孔腔小于阳离子时,发现冠 醚与阳离子有2比1或3比2络合物产生或 形成,即形成2比1夹心式结构或3比2双层 夹心式结构
Return
Return
Return
冠醚对金属离子萃取与分离原理
[Return]
L-----冠醚 M-----金属离子 ★用于贵金属，稀有金属，重金属的浓缩，分离， 精制和回收 ★为了取得良好的分离效果，选择适合的大环多 元醚，阴离子和溶剂是重要的，这样可以获得较 好的选择性和较高的分配比
Di---- 金属离子直径 Dc----冠醚孔穴直径 A，B是与冠醚种类，溶剂和金属离子价态有关的常数
其他影响因素：成环杂原子的种类和数目； 环的形状和数目；取代基种类
关系式说明：
当冠醚种类、溶剂、阴离子及金属离 子价态一定时，K值主要取决于冠醚孔 穴和金属离子的大小，二者匹配越好， 络合物越稳定
根据DalleyX射线分析测定, 该冠醚 的6个醚氧原子大体处于同一平面 上, 如果把这些大环多元醚的主体 结构绘在纸上,其醚氧原子就像镶 嵌在王冠上的钻石一样,形成了宛 如王冠的形状,故取名为冠醚。
环醚举例
Return
冠醚的分类
Return
冠结醚构化单合元物的是大具环有化-合[-Y物-C,其H2中CHY2原-]-子重是复 电子给体,即杂原子
结果表明它对钠，钾的萃取率较差，仅对锂 有较高的萃取率
2 对稀土类金属的分离
BACK
3 对过渡金属、重金属的分离
BACK
对壳聚糖乙酸酯冠醚对金属离子的吸附性能研究表明： 壳聚糖-苯甲醛-二苯并16-冠-5乙酸酯冠醚(简称CTBC)对 Pb2+,Cu2+,Cr3+,Ni2+,Cd2+的吸附容量顺序是：
Pb2+>>Cu2+>Cr3+>Ni2+>Cd2+说明它们的吸附选择性不同
金属离子的混合体系中, CTBC对Pb2+具有较好吸 附选择性,除少量吸付Cr3+ 外只吸附Pb2+,不吸付Cd2+
由此可以
将这些金属离子分离
结束语
由于冠醚具有独特的结构，它已经不再单纯 用于物质的提取和分离，它已经成功的渗透 到许多化学的分支学科，例如有机合成，高 分子合成，配位化学，分析化学，光学异构 体的识别和拆分，并渗入到其他学科，例如 生物物理，生物化学，在模拟酶和模拟膜方
冠醚能否与金属离子络合及影响络合物稳定性的 主要因素,是冠醚孔腔的直径大小是否与阳离子 直径相适应,以及冠醚中键合原子为何种类型。
冠醚络合金属离子
冠醚与金属离子络合物的结构
根据对晶性络合物的X-射线结构分析考 察,结果证明 :
（1）当阳离子直径和冠醚环孔腔大小 相匹配时,则阳离子恰好位于孔腔中间,配 位的键合原子均与阳离子保持等距离,形 成1比1络合物
面展现了巨大潜力
谢谢大家！ Thanks！
含有O杂原子的称做冠醚 环上的O原子部分或全部被-NH或-NR
基取代的化合物,称为氮杂冠醚或氮冠
(azacrown)
环上的O原子被S原子取代的化合物,则 称为硫杂冠醚或硫冠(thiacrown)
含有O杂原子的环醚
氮杂冠醚或氮冠(azacrown) 硫杂冠醚或硫冠(thiacrown)
溶剂极性过强或偏小，对碱金属冠醚 配合物的稳定性都是不利的
冠醚对金属离子的萃取与分离实例
1 对碱金属和碱土金属的萃取与分离
来自百度文库
2 对稀土类金属的分离
3 对过渡金属、重金属的分离
4 同位素分离
END
1 对碱金属和碱土金属的萃取与分离 BACK
例：氮杂冠醚的Mannich碱对碱金属离子的萃 取
BACK
阴离子的影响
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冠醚萃取体系中可萃取络合物以（ML+A-） 离子对形式进入有机相，故阴离子性质对
可萃取离子对在有机相中的溶解度影响很 大
阴离子的脂溶性能增加无机盐及配合物在 有机溶剂中的溶解度，阴离子体积越大， 盐的溶解度越大
陈金美 杨楷 林一明 王帅
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一 冠醚的名称和分类 二 冠醚的性质 三 冠醚与金属离子络合物的结构 四 冠醚对金属离子萃取与分离原理 五 影响冠醚萃取与分离金属离子的
因素 六 冠醚对金属离子的萃取与分离实
例
冠醚的名称
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冠醚(crownether)为大环多元醚,其最 早的产物是Pedersen于1967年合成的 二苯并-18-冠-6。
影响冠醚萃取与分离金属离子的因素
1 络合剂的影响 2 阴离子的影响 3 溶剂的影响
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络合剂的影响
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冠醚是一种优良的新型萃取剂，它的最大 特点是和金属离子具有高度选择性地络合
冠醚和金属离子络合物的稳定常数与金属 离子直径及冠醚孔穴直径的经验公式：
pK=-A(Di-Dc)2+B
冠醚的性质
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冠醚最重要的一个性质是具有选择性地络合金属 离子的能力。
在一定条件下,冠醚与带正电的某些金属离子(如 碱金属，碱土属,Cu2+Ag2+,Au3+,Cd2+,Hg,Tl, Sn,Pb2+， Mn2+,Co2+,Ni2+,镧系和锕系元素)和铵离子 (NH4+,RNH3+)等,形成具有一定稳定性的主-客体 络合物。
例：有机溶剂中溶解度（NO2）3C6H2O-， Bph4-，SCN-，MnO42-，I- 等>OH-，SO42-等
溶剂的影响
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碳氢化合物或氯代烷是冠醚萃取金属 离子的常用溶剂。溶剂的选择取决于 阴离子的类型。如苦味酸、二苦胺等 大阴离子需要极性强的硝基烃或硝基 苯溶荆。溶剂的极性对选择性有着明 显的影响
（2）当冠醚孔腔小于阳离子时,发现冠 醚与阳离子有2比1或3比2络合物产生或 形成,即形成2比1夹心式结构或3比2双层 夹心式结构
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冠醚对金属离子萃取与分离原理
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L-----冠醚 M-----金属离子 ★用于贵金属，稀有金属，重金属的浓缩，分离， 精制和回收 ★为了取得良好的分离效果，选择适合的大环多 元醚，阴离子和溶剂是重要的，这样可以获得较 好的选择性和较高的分配比
Di---- 金属离子直径 Dc----冠醚孔穴直径 A，B是与冠醚种类，溶剂和金属离子价态有关的常数
其他影响因素：成环杂原子的种类和数目； 环的形状和数目；取代基种类
关系式说明：
当冠醚种类、溶剂、阴离子及金属离 子价态一定时，K值主要取决于冠醚孔 穴和金属离子的大小，二者匹配越好， 络合物越稳定
根据DalleyX射线分析测定, 该冠醚 的6个醚氧原子大体处于同一平面 上, 如果把这些大环多元醚的主体 结构绘在纸上,其醚氧原子就像镶 嵌在王冠上的钻石一样,形成了宛 如王冠的形状,故取名为冠醚。
环醚举例
Return
冠醚的分类
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冠结醚构化单合元物的是大具环有化-合[-Y物-C,其H2中CHY2原-]-子重是复 电子给体,即杂原子
结果表明它对钠，钾的萃取率较差，仅对锂 有较高的萃取率
2 对稀土类金属的分离
BACK
3 对过渡金属、重金属的分离
BACK
对壳聚糖乙酸酯冠醚对金属离子的吸附性能研究表明： 壳聚糖-苯甲醛-二苯并16-冠-5乙酸酯冠醚(简称CTBC)对 Pb2+,Cu2+,Cr3+,Ni2+,Cd2+的吸附容量顺序是：
Pb2+>>Cu2+>Cr3+>Ni2+>Cd2+说明它们的吸附选择性不同
金属离子的混合体系中, CTBC对Pb2+具有较好吸 附选择性,除少量吸付Cr3+ 外只吸附Pb2+,不吸付Cd2+
由此可以
将这些金属离子分离
结束语
由于冠醚具有独特的结构，它已经不再单纯 用于物质的提取和分离，它已经成功的渗透 到许多化学的分支学科，例如有机合成，高 分子合成，配位化学，分析化学，光学异构 体的识别和拆分，并渗入到其他学科，例如 生物物理，生物化学，在模拟酶和模拟膜方
冠醚能否与金属离子络合及影响络合物稳定性的 主要因素,是冠醚孔腔的直径大小是否与阳离子 直径相适应,以及冠醚中键合原子为何种类型。
冠醚络合金属离子
冠醚与金属离子络合物的结构
根据对晶性络合物的X-射线结构分析考 察,结果证明 :
（1）当阳离子直径和冠醚环孔腔大小 相匹配时,则阳离子恰好位于孔腔中间,配 位的键合原子均与阳离子保持等距离,形 成1比1络合物
面展现了巨大潜力
谢谢大家！ Thanks！
含有O杂原子的称做冠醚 环上的O原子部分或全部被-NH或-NR
基取代的化合物,称为氮杂冠醚或氮冠
(azacrown)
环上的O原子被S原子取代的化合物,则 称为硫杂冠醚或硫冠(thiacrown)
含有O杂原子的环醚
氮杂冠醚或氮冠(azacrown) 硫杂冠醚或硫冠(thiacrown)
溶剂极性过强或偏小，对碱金属冠醚 配合物的稳定性都是不利的
冠醚对金属离子的萃取与分离实例
1 对碱金属和碱土金属的萃取与分离
来自百度文库
2 对稀土类金属的分离
3 对过渡金属、重金属的分离
4 同位素分离
END
1 对碱金属和碱土金属的萃取与分离 BACK
例：氮杂冠醚的Mannich碱对碱金属离子的萃 取