吲哚羧酸稀土配合物的合成及表征

XX大学本科生毕业设计（论文）题目吲哚羧酸稀土配合物的合成及表征学院化学工程学院专业应用化学班级xxx班姓名xxx学号xxxxxxxx指导教师xx职称讲师2011年5月5日XXXX大学教务处制目录摘要……………………………………………………………………………………1关键词…………………………………………………………………………………1前言……………………………………………………………………………………21材料与方法…………………………………………………………………………31.1实验试剂…………………………………………………………………31.2实验仪器…………………………………………………………………32配合物的合成………………………………………………………………………32.1RE(L1)3·2H2O的合成(L1为C10H8NO2)……………………………………32.2RE(L2)3·2H2O的合成(L2为C12H12NO2)……………………………………43配合物的合成表征及其性质分析…………………………………………………43.1配合物的物理性质………………………………………………………43.2配合物的红外光谱………………………………………………………43.3配合物的紫外吸收光谱…………………………………………………73.4配体及配合物的荧光光谱………………………………………………94结论………………………………………………………………………………13谢辞………………………………………………………………………14参考文献……………………………………………………………………………141吲哚羧酸稀土配合物的合成及表征XXX指导老师：XX摘要：本文以吲哚-3-乙酸和吲哚-3-丁酸为配体，在乙醇水溶液中与稀土硝酸盐反应，合成了6种新的固态配合物，其通式为RE(L)3·2H2O(其中RE=Gd,Sm,Ho,Tm;L=C10H8NO2，C12H12NO2)，并通过微型熔点测量仪、紫外分光光度计、红外分光光度计、荧光分光光度计等仪器对新合成的稀土吲哚羧酸二元配合物的结构及性质进行了表征。关键词：吲哚羧酸、稀土配合物、合成、表征ThesynthesisandcharacterizationofindolecarboxylicacidlanthanidecomplexesXxXxTutor:XxXxxAbstract:Inthispaper,sixlanthanidecomplexeshavebeensynthesizedasitsligandistheIAAandIBArespectively.WhilethegeneralformulaofthesixcomplexesisRE(L)3·2H2O(RE=Gd,Sm,Ho,Tm;L=C10H8NO2,C12H12NO2).Andthelanthanidecomplexeswerecharacterizedonthebasisofmeldometer,UVspectrophotometer,infraredspectrophotometer.Thefluorescencepropertiesofthecomplexeshavealsobeeninvestigatedsimplybyfluorescencespectrophotometer.Keywords:Indolecarboxylicacid;Rareearthcomplexes;Synthesis;Characterization2配位化学一直是无机化学的一个前沿领域，是无机化学走向现代化的通道。配合物特别是新型配合物，或具有独特的催化活性，或具有特殊的光电热磁学性质，或具有仿生功能和治疗作用……因而应用广泛。这使得无机化学在元素的分离提取、配位催化和生物无机等重要科技领域中发挥了重要作用。而在诸如环境、能源、材料和生命奥秘等当代科学热点领域中，还将大有作为[1]。稀土有机配合物发光是无机发光与有机发光、生物发光研究的交叉学科，有着重要的理论研究意义及应用研究价值。它已越来越广泛地应用于工业、农业、医药学及其它高技术产业，而这些应用研究又促进了有机化学及生命科学的研究。又由于我国有着独特丰富的稀土资源及坚实的稀土研究队伍，深入开展稀土有机配合物发光研究，使其能够在国民经济中得到更广泛的应用[2]。我国稀土资源丰富，约占世界已探明储量的80%以上。由于稀土离子的激发态和基态具有同样的fn电子构型,且f轨道受到外层s电子和p电子对外场的屏蔽,其配位场效应较小，因而其发光性质具有发射谱带窄及具有高的色纯度和长的激发态寿命等特点。但由于稀土离子的f—f跃迁属于禁阻跃迁，在可见和紫外区域表现出很弱的吸收,因此，单一稀土离子的发光相对较弱[3]。但当稀土离子与适当有机配体配合后,由于有机配体在紫外区常常有较大吸收，可通过Antenna效应[4]极大地提高稀土离子的特征发射。适宜的有机配体的选择对稀土配合物的发光能力至关重要。只有高吸收系数的配体才有可能存在向稀土元素高效的能量传递，已研究过的光致发光稀土配合物中，稀土芳香羧酸是一类性能较好的二元配合物发光材料[5]。吲哚是一种重要的精细化工原料，广泛应用于农药工业中，吲哚以其独有的化学结构使得衍生出的农药具有独特的生理活性，许多生理活性很强的天然物质均为吲哚的衍生物，备受世人瞩目，在农药方面作为高效植物生长调节剂的如吲哚-3-乙酸、吲哚-3-丁酸。吲哚-3-乙酸是植物细胞中最重要的生长素，作为内源和外源植物激素，它都具有明显的生物活性，可促进植物细胞的伸长生长、分裂和分化[6]，另外，它们都具有苯环及-COO-，因而能够很好的参与配位，生成更加稳定的配合物。本文以现有的植物生长调节剂吲哚-3-乙酸、吲哚-3-丁酸作为配体与4种不同的RE(NO3)3·XH2O(RE=Gd,Sm,Ho,Tm)合成了6种稀土吲哚羧酸配合物。吲3哚羧酸是植物生长促进剂，在植物生长发育方面得到广泛研究及应用，稀土元素也能促进农作物增产，因此，稀土吲哚羧酸配合物的研究对农作物生理效应的实验具有潜在的意义。1材料与方法1.1实验试剂RE（NO3）3·XH2O(RE=Gd,Sm,Ho,Tm)纯度百分九十九以上吲哚-3-乙酸、吲哚-3-丁酸(上海蓝季科技发展有限公司)氢氧化钠（永晟精细化工有限公司）乙醇（永晟精细化工有限公司）硝酸银（上海申博化工有限公司）二甲基亚砜（天津市广成化学试剂有限公司）1.2实验仪器FA2004电子分析天平（上海精科天平）TC1810PC紫外可见分光光度计(北京普析通用仪皿有限公司)DL-01-1型电热干燥箱（天津市中环实验电炉有限公司）HJ-5多功能磁力搅拌器（金坛市医疗仪器厂）XT-4微型熔点测量仪（上海精密科技有限公司）SKF-24A超声波清洗器（上海科导超声仪器有限公司）HITACHI荧光分光光度计（日本岛津公司）VERTEX红外光谱仪（德国布鲁克公司）2配合物的合成2.1RE(L1)3·2H2O的合成(L1为吲哚乙酸)将2mmol吲哚乙酸溶于10ml乙醇中，加入2mmol氢氧化钠溶液搅拌使之溶解，使其生成吲哚乙酸钠溶液。搅拌下将上述溶液慢慢加入0.667mmolLn(NO3)3·6H2O的水溶液中，搅拌，加入一两滴时可见生成少量白色絮状物，加完后生成少量白色沉淀[7]，反应3小时后生成的白色沉淀明显增加，过滤，用蒸馏水洗涤至无氯离子，干燥的产物，据文献报道，初步确定其通式为：RE(L1)3·2H2O。42.2RE(L2)3·2H2O的合成(L2为吲哚丁酸)以吲哚丁酸为原料，其它过程同上。初步确定其通式为：RE(L2)3·2H2O。3配合物的结构表征及其性质分析3.1配合物的物理性质将所得配合物进行理化测试，其颜色及熔点数据见表1。表1配合物的颜色和熔点配体及稀土羧酸配合物固态配合物颜色熔点L1淡棕色152.8—153.6℃Sm(L1)3·2H2O浅橙色227.3—228.7℃Gd(L1)3·2H2O淡粉色251.1—252.7℃Ho(L1)3·2H2O乳白色229.1—230.2℃L2淡棕色121.0—127.3℃Tm(L2)3·2H2O淡绿色300℃以上Gd(L2)3·2H2O乳白色300℃以上Ho(L2)3·2H2O乳白色300℃以上固体配合物均不溶于水、甲醇、无水乙醇、乙醚、氯仿等溶剂，微溶于四氢呋喃、吡啶，溶于二甲基亚砜等。3.2配合物的红外光谱配体及相应配合物的红外光谱数据如表2、表3所示，配合物与配体吲哚乙酸及吲哚丁酸的红外光谱比较有明显的不同。由表2中数据可得：自由配体L1在3400cm-1附近有较大强度的吸收峰，可分别归属为N-H缔合峰和V(N-H)的伸缩振动吸收峰，说明分子内有氢键作用；同时，在表中1300cm-1、2900cm-1附近分别出现V(C-O)和V(O-H)伸缩振动吸收峰，另外，配体的吸收峰型和峰位基本相似，这也证明了两个配体拥有相似的结构。5观察图1及表2可得：与游离配体L1相比，在形成配合物RE(L1)3·2H2O(RE=Gd,Sm,Ho)后，配体L1的在3391cm-1的N—H伸缩振动由单峰变为成双峰，且强度变弱；而配体L1在2925cm-1处的吸收峰在合成相应配合物后均消失，可能是因为L1的氧原子参与了配位，在指纹区508cm-1处的吸收峰在配合物中也均消失。另外，图中L1在734cm-1处的强峰，是苯环的1,2定位峰。表2配体L1及RE(L1)3·2H2O的红外光谱数据分析配体及配合物υN—HυC=Oυ(o-H)υ(C-O)L13391157429251384Sm(IA)3·2H2O34161548——1384Gd(IA)3·2H2O33701550——1226Ho(IA)3·2H2O34161554——1385σ/cm-1σ/cm-140003500300025002000150010005000.00.20.40.60.8AL1Ho(L1)3·2H2O40003500300025002000150010005000.00.20.40.60.81.0AL1Gd(L1)3·2H2O6图1配体L1及RE(L1)3·2H2O(RE=Gd,Ho,Sm)的红外光谱图综合分析图2及表3可看出RE(L2)3·2H2O与配体相比有明显不同，RE(L2)3·2H2O(RE=Gd,Tm,Ho)在3389cm-1、741cm-1、1091cm-1处的吸收峰比L2的弱，RE(L2)3·2H2O在1384cm-1、1549cm-1处形成了新的较强的吸收峰，在618cm-1处也都形成了新吸收峰，而在1701cm-1处的单吸收峰消失。但较同一配体L2来说，RE(L2)3·2H2O(RE=Gd,Ho，Tm)的吸收峰比Tm(L2)3·2H2O整体要强。表3配体L2及RE(L2)3·2H2O的红外光谱数据分析配体及配合物υN—HυC=Oυ(缔合O-H)υ(C-O-)L233941701291330411341Tm(IB)3·2H2O34171551——1383Gd(IB)3·2H2O34211527——1383Ho(IB)3·2H2O34161544——1379σ/cm-140003500300025002000150010005000.00.20.40.60.8AL1Sm(L1)3·2H2O7图2配体L2及RE(L2)3·2H2O(RE=Gd,Tm,Ho)的红外光谱图3.3配合物的紫外吸收光谱在250nm-350nm扫描范围内，以二甲基亚砜为溶剂，测定了配体和配合物的紫外光谱。如图3，图4所示，所制备的六个配合物在250nm-350nm内都出现了两个较宽吸收带，均属于共轭苯环产生的∏-∏＊跃迁吸收峰以及与苯环相连的氮原子与苯环形成的∏-∏共轭所产生的∏-∏＊跃迁吸收光谱[8]。σ/cm-1σ/cm-1σ/cm-140003500300025002000150010005000.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9AL2Ho(L2)3·2H2O40003500