5-溴水杨醛缩氨基乙酸席夫碱及其金属配合物的合成及表征的研究

本科毕业论文题目：5-溴水杨醛缩氨基乙酸席夫碱及其金属配合物的合成及表征的研究学院：化学与化工学院班级：09级化学6班姓名：孙晓波指导教师：李雪梅职称：教授完成日期：2013年05月20日5-溴水杨醛缩氨基乙酸席夫碱及其金属配合物的合成及表征的研究摘要：本实验运用氨基乙酸和5-溴水杨醛、氢氧化钾、无水乙醇、95％乙醇溶液、4种金属氯化物（深粉色的晶体CoCl2、淡黄的晶体ZnCl2、绿色的晶体CuCl2、黄绿色粉末NiCl2）来合成，我们选择合适的反应条件来，首先先合成席夫碱配体，进而用席夫碱配体与四种金属氯化物来配合，得到席夫碱的金属配合物。最后用红外、紫外来对氨基乙酸缩水杨醛配体以及其金属配合物进行表征，并根据表征的结果加以研究，进而得出其可能的结构。关键字：氨基乙酸;金属氯化物;缩合;席夫碱;席夫碱金属配合物目录1前言................................................................................................错误!未定义书签。1.1.1席夫碱的结构特征..................................................................错误!未定义书签。1.1.2席夫碱合成机理......................................................................错误!未定义书签。1.1.3席夫碱及其金属配合物的应用...............................................................................11.1.4席夫碱的合成方法..................................................................................................21.2.1课题的研究意义及内容和方法.............................................................................31.2.2氨基乙酸..................................................................................错误!未定义书签。2实验部分.........................................................................................................................32.1.1实验的主要仪器.......................................................................................................32.1.2实验的主要药品......................................................................错误!未定义书签。2.2.1席夫碱的完成..........................................................................错误!未定义书签。2.2.2席夫碱金属配合物的合成.......................................................................................42.2.3用红外测定配体和配合物......................................................错误!未定义书签。2.2.4用紫外测定配体和配合物.......................................................................................52.2.5摩尔电导率的测定..................................................................................................62.2.6配体及配合物的元素分析......................................................................................错误!未定义书签。3结果与讨论.....................................................................................................................64席夫碱以及它的金属配合物的前景与展望...............................................................7参考文献..........................................................................................................................错误!未定义书签。致谢.................................................................................................................................错误!未定义书签。111前言1.1.1席夫碱的结构特征席夫碱在1864年才有报道了关于羧基化合物与伯胺化合物发生缩合反应，生成了具有甲亚胺基（＞C＝N－）的物质[1]，现在我们称为席夫碱（下文我们称为Schiff’s碱）。席夫碱（Schiff,结构如图1.1所示）是指通过含有羰基及其氨基两类的物质在通过缩水来合成有亚胺基（－CH=N－）的一类化学的化合物。因为所合成的化合物的基本结构含有（＞C=N－）结构，在其杂化轨道上的氮原子具有孤对电子，使其的到的席夫碱配体具有极大的配位能力，所以席夫碱金属配合物的研究一直受到国内外广泛的重视[2]。1.1.2席夫碱合成机理席夫碱合成一般很容易，能够很灵活的选择带有胺基和羰基的醛、酮进行反应，在通过改变与羰基连的取代基，从而生成了在结构，性能等方面多变的配体。一般在反应机理中，席夫碱合成的反应中有加成、重排、消去等的过程，是一种缩合反应。亲核试剂－H2N－R的反应则是决定整个的反应速率，这步反应的酮或者醛的羰基的C原子是从SP2杂化转化成SP3杂化，而键角从120o变到109.5o。由此我们在设计、合成席夫碱方面的化合物时，一般选择含有羰基化合物的取代基的基团，应空间体积较小的，则有利于反应进行[3]。所以在选择时一般含有芳香的取代基，芳香取代基可以分散氧基团上的负电荷，进而使这个状态更加稳定。在由芳香基团形成的结构很有利于过渡态的稳定，可以加快反应的进行。所以，在我们通常情况下，由芳香族化合物来提供羰基，使生成席夫碱类化合物的反应相对而言很容易进行，而且反应的产物稳定性增高。还有要说的是环境，应该在碱性的环境中来反应，也可以更容易。在对于席夫碱化合物的设计、合成、性质的研究还有应用的价值的运用应具有重要的意义。1.1.3席夫碱及其金属配合物的应用在近年来，在人们对席夫碱的研究的进一步深入，研究席夫碱的合成以及其金属配合物的合成，席夫碱可以与铜（Ⅱ）、铬（Ⅱ）、镉（Ⅱ）、锌（Ⅱ）、锰（Ⅱ）、钴（Ⅱ）、镍（Ⅱ）等配合[4.5]。这些金属配合物还有其席夫碱都有着比较广泛的应用[6.7]。我们一般用在：在医学方面，席夫碱是良好的杀菌抗癌的2作用(氨基酸缩水杨醛席夫碱二价铜[8]配合物)；在无机化学反应中，对氧气有很好的吸附作用(钴[9-11]的二价席夫碱四配体的配合物)；在有机的方面下；在分析研究中，有荧光性（是芳香胺跟甲醛反应生成的席夫碱及其金属离子的配合物[12]）；在一般科研来说，催化方面的作用（席夫碱和其配合物，手型席夫碱二价钴[13.14]的配合物就有催化作用）。席夫碱（SchiffBase）也可以叫亚胺或者亚胺取代物，它是具有C=N基团的一类有机化合物。因为它的制备容易以及结构多样性，从而是重要的立体化学模型中的一种在其金属配合物。席夫碱的核心集团是C=N-，当加入给予体的基团的功能性时，由于它具有电负性很高的O和S原子或者离子，也可加入具有别的功能的原子，具有给予体基团，从而使连接的取代基改变，使给予体的本性和位置也变化了，有了新的席夫碱配合物：链状、环合、单齿、多齿、性能的异同、结构的多变等。如在南光明等[15]合成双齿单席夫碱钴、锰的配合物，而且它们合成结构简单,加入反应中可使转化率提高。这几年来，在报道席夫碱的文献很多，特别是在这几年来，起着重要作用的还有动力学、生物分子的模拟实验、还有超分子的组装、磁性材料等的领域，从而在理论和应用引起我们系统、深入、广泛的研究。1.1.4席夫碱的合成方法[16]现在，席夫碱的合成受到广泛的重视，一般它的合成方法有6种。第一种是直接合成法，它是在一定的条件下，先把醛或者酮和氨基酸混合，反应一段时间，再加入金属盐类来合成的，这种方法产率很高，而且简单快捷，但容易产生副反应，使产物含有杂质，产品的纯化有一定的难度。第二种是分布合成法，先合成配体，再用纯化后的席夫碱配体与金属盐类反应生成席夫碱配合物，这个产率很高，而且容易纯化。第三种是模板合成法，金属离子作为一种“模板剂”，促使小分子有机物定向缩合成较大分子的有机配体并形成配合物。第四种，逐滴合成法，有些希夫碱容易析出固体且难溶解，所以可用一种逐滴反应法：先将伯胺类化合物与金属离子溶液混合，然后逐滴滴入醛或酮类溶液，剧烈搅拌下合成配体，立即与已经存在的过量金属离子反应形成配合物。第五种，在高温高压下将反应物与溶剂混合，在亚临界或超临界状态下，使反应高效迅速的进行，减压降温后，生成物迅速从溶剂中游离出来，易于获得高纯度化合物的晶体。第六种，无溶剂3合成法[17]，先在玛瑙研钵加入氨基酸、氢氧化钾研磨，再加入醛或酮研磨，再加入金属盐研磨成粘稠状，这个方法有反应迅速，操作简单，高效，节能等优点。1.2.1课题的研究意义及内容和方法由于席夫碱及其金属配合物具有药用价值，还它具有一定的光学特性，再就是在合成上比较灵活，产率较高，容易纯化，在实验中应用广泛。所以合成席夫碱及其金属配合物已经成了生活中的焦点。本文的课题是通过用氨基乙酸、5-溴水杨醛、氢氧化钾、无水乙醇、95％乙醇溶液、4种氯化金属氯化物，先来合成席夫碱（H2L）再合成所需要的金属配合物（ML），研究其反应过程，以及反应的结果，对反应生成的物质加以对其元素的分析，并对其反应后的物质加以表征，从而得出生成的物质的结构。1.2.2氨基乙酸我所选用的氨基乙酸是氨基酸的一种，又名甘氨酸它的英文名:Amino-aceticacid,结构式是：H2NCH2COOH，含有伯胺。熔点：182℃，沸点：232-236℃，分解的温度：248℃。是白色晶体，无臭，有特殊甜味，易溶于水，微溶于甲醇、乙醇，几乎不溶于丙酮、乙醚。用途：可用作生化试剂，也用于医药、饲料和食品添加剂，氮肥工业可用作无毒脱碳剂。包装储运：一般采用塑料袋，外用丙纶编织袋、麻袋或者圆木桶包装，每袋一般25kg。贮于阴凉通风干燥处，按一般化学品规定贮运。2.实验部分2.1.1实验的主要仪器表2.1.1实验主要仪器一览表Tab2.1.1experimentalmajorequipmentlist名称型号产地恒温磁力搅拌器90-2上海振荣科学仪