金屬酞菁的合成及表征

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1、金屬酞菁的合成及表征摘要：以鄰苯二甲酸酐、無水CoCl2、尿素為原料，以(NH4)2MoO4為催化劑，采用金屬模版法合成酞菁鈷，提純后，產(chǎn)物再用紫外可見光譜進(jìn)行表征。關(guān)鍵詞：酞菁鈷；提純；紫外可見光譜1引言酞菁類化合物是四氮大環(huán)配體的重要種類，具有高度共軛π體系。它能與金屬離子形成金屬酞菁配合物，其分子結(jié)構(gòu)式如圖。這類配合物具有半導(dǎo)體、光電導(dǎo)、光化學(xué)反應(yīng)活性、熒光、光記憶等特性。金屬酞菁是近年來廣泛研究的經(jīng)典金屬類大環(huán)配合物中的一類，其基本結(jié)構(gòu)和天然金屬卟啉相似，具有良好的熱穩(wěn)定性，因此金屬酞菁在光電轉(zhuǎn)換、催化活性小分子、

2、信息存儲(chǔ)、生物模擬及工業(yè)染料等方面有重要的應(yīng)用。金屬酞菁的合成方法主要是模版法，即通過簡(jiǎn)單配體單元與中心金屬離子的配位作用，然后再結(jié)合成金屬大環(huán)配合物，金屬離子起模版作用。金屬酞菁的分子結(jié)構(gòu)合成反應(yīng)途徑：2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟2.1儀器與試劑儀器：臺(tái)秤研缽三頸瓶（250ml）空氣冷凝管圓底燒瓶（100mL）鐵架臺(tái)4玻璃棒抽濾瓶布氏漏斗可控溫電熱套（250mL）電爐溫度計(jì)抽濾瓶DZF-III型真空干燥箱SHZ-III型循環(huán)水真空泵紫外─可見分光光度計(jì)試劑：鄰苯二甲酸酐尿素鉬酸銨無水CoCl2煤油無水乙醇2%鹽酸氫氧化鈉溶液蒸餾水2

3、.2酞菁鈷粗產(chǎn)品的制備稱取鄰苯二甲酸酐5g，尿素9g和鉬酸銨0.4g與研缽中研細(xì)后加入0.8g無水氯化鈷，混勻后馬上移入250ml三頸瓶中，加入70ml煤油，加熱（200℃）回流2h左右，在溶液由藍(lán)色變?yōu)樽霞t色后停止加熱，冷卻至70℃左右，加入10~15ml無水乙醇稀釋后趁熱抽濾。并用乙醇洗滌2次，得粗產(chǎn)品。2.3粗產(chǎn)品提純將濾餅加入2%鹽酸煮沸后趁熱抽濾，再將濾餅加入去離子水煮沸后抽濾，濾餅再加入堿液煮沸抽濾，重復(fù)上述步驟2～3次，直至濾液接近無色。將產(chǎn)品放在表面皿上在70℃真空干燥8h。2.4樣品的表征與分析干燥好后取

4、少量樣品溶于二甲基亞砜中，做紫外可見光譜分析。3結(jié)果和討論3.1數(shù)據(jù)處理原料：鄰苯二甲酸酐5.0g，尿素9.0g，鉬酸銨0.4g，無水氯化鈷0.8g產(chǎn)品:酞菁鈷2.8236g產(chǎn)率：80.36%（以無水氯化鈷計(jì)算產(chǎn)率）3.2討論（1）在回流過程中空氣冷凝管和三頸瓶的上部出現(xiàn)了白色的結(jié)晶，但是溶液卻一直沸騰，觸摸三頸瓶上部發(fā)現(xiàn)溫度很低。白色結(jié)晶應(yīng)該為尿素晶體，溶液沸騰但是三頸瓶上部還是出現(xiàn)結(jié)晶主要原因是加熱溫度不夠高，蒸汽量少，沒有進(jìn)入空氣冷凝管前一部蒸汽就因?yàn)楹腿i瓶壁接觸冷凝出現(xiàn)尿素晶體。（2）在一次抽濾后剝離濾餅時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)

5、品中有一小片濾紙，分析原因?yàn)橹蠓泻鬀]有冷卻到合適的溫度，由于溫度太高，導(dǎo)致濾紙強(qiáng)度下降，在剝離時(shí)濾紙破裂，以后的抽濾一定要注意溶液溫度。（3）4前兩次抽濾過程中發(fā)現(xiàn)濾液顏色較深，在用70%工業(yè)乙醇作為洗滌劑抽濾后再用酸、堿、去離子水抽濾后濾液接近無色，達(dá)到要求。濾液為黃色的原因主要是因?yàn)榛亓鲿r(shí)用的溶劑為煤油，煤油不溶于酸堿還有水，但溶于乙醇，用乙醇洗滌后可以去除煤油。（1）我們組在第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)溫度還沒有達(dá)到200℃便已變成紫色，并且呈現(xiàn)塊狀，分析原因可能是由于加料時(shí)沒有將原料混勻加料，在煤油中部分鉬酸銨提前反應(yīng)。4數(shù)據(jù)附錄

6、酞菁鈷的紫外可見光譜酞菁鈷的紅外可見光譜：4分析：1、金屬酞菁特征吸收帶主要分布在四個(gè)區(qū)域，在3030cm-1處的一組峰是芳環(huán)上的C-H，芳環(huán)上的C-H的強(qiáng)度一般較脂肪族的C-H弱，但譜帶較尖銳。2、在1585cm-1和1610cm-1都各有一個(gè)吸收峰，這是由于芳香環(huán)上C=C以及C=N的伸縮振動(dòng)引起的。3、在遠(yuǎn)紅外去，骨架振動(dòng)吸收帶主要出現(xiàn)在150cm-1至200cm-1之間，對(duì)于Fe、Co、Ni、和Cu金屬酞菁，這組譜帶為金屬-配體-配體振動(dòng)，自由酞菁不出現(xiàn)給譜帶，金屬酞菁中的金屬-配體-配體振動(dòng)頻率按下述順序向高頻方向

7、發(fā)生移動(dòng)：Zn>Pd>Pt>Cu>Fe>Co>Ni。4、在低頻區(qū)可以看到在與金屬酞菁相應(yīng)的位置上，自由酞菁的譜圖上是兩個(gè)對(duì)應(yīng)的譜帶，而且相比之下金屬酞菁譜帶更偏向于較高頻率，不同中心金屬使金屬酞菁吸收峰向高頻發(fā)生移動(dòng)的程度也不同。參考文獻(xiàn):[1]南開大學(xué)化學(xué)系中級(jí)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)編寫組。中級(jí)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，天津：南開大學(xué)出版社，1995[2]王靜秋等編。無機(jī)化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)，1987[3]武漢大學(xué)化學(xué)系無機(jī)化學(xué)教研室編。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（第一版）。武漢：武漢大學(xué)出版社，1997[4]唐恢同。有機(jī)化學(xué)的光譜奠定。北京：北京化學(xué)出版社，20

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