三乙二胺合钴配离子光学异构体.ppt

1、Northwest University综合化学实验化学国家级实验教学示范中心化学国家级实验教学示范中心三乙二胺合钴配离子光学异构体的制备、离析和旋光度测定化学与材料科学学院实验目的实验目的 了解配合物的光学异构现象；了解配合物的光学异构现象；掌握三乙二胺合钴配离子光学异构体掌握三乙二胺合钴配离子光学异构体的制备、拆分和比旋光度的测定。的制备、拆分和比旋光度的测定。12化学与材料科学学院背景知识背景知识 光学异构体指光学异构体指两种构造相同，但彼此互为镜象而又不能重叠两种构造相同，但彼此互为镜象而又不能重叠的化合物称为光学异构体（或称对映异构体）。的化合物称为光学异构体（或称对映异构体）。光光

2、学学异异构构体体的的分分子子中中，一一种种异异构构体体使使偏偏振振光光的的振振动动平平面面向向右右旋旋转转，而而另另一一种种异异构构体体使使偏偏振振光光的的振振动动平平面面向向左左旋旋转转，通通常常以以d或（或（+）表示右旋，而以）表示右旋，而以 l 或（或（-）表示左旋。）表示左旋。左左旋旋体体(l)和和右右旋旋体体(d)互互称称为为对对映映体体，就就像像人人的的手手一一样样，左左右右手手永永远远不不能能重重合合。等等量量的的l和和d的的混混合合物物不不具具旋旋光光性性，称称dl型型化化合合物物(即外消旋体即外消旋体)。化学与材料科学学院背景知识背景知识 在配合物中，由于配体在金属离子周围的

3、排列也可能产生光学异构体，例如下面配离子：-Fe(C2O4)33 -Fe(C2O4)33 Fe(C2O4)33的光学异构体的光学异构体-cis-CoCl2(en)2+-cis-CoCl2(en)2+cis-CoCl2(en)2+的光学异构体的光学异构体注意：平面正方形配合物不存在旋光异构体 化学与材料科学学院 物质使偏光的振动平面旋转的能力用比旋光度来表示。在某一波长和温度t时每mL溶液中所含物质为1g的测定长度为1dm时所产生的旋转角度，它对某一物质是一定值，可表示为：化学中常用摩尔旋光度来表示物质的旋光能力（M为测定物质的摩尔质量）：背景知识背景知识化学与材料科学学院 光学异构体的化学性质

4、相同，要得到每种纯的对映体，必须用一定的方法来把外消旋混合物分开，这种方法叫做外消旋体的离析。化学离析法是常用的一种方法，是使混合物的外消旋离子与另一种带相反电荷的光学活性化合物作用得到非对映异构体，根据它们溶解度的不同，选择适当的溶剂用分步结晶的方法把它们拆分开，得到某一种纯的非对映体，最后再用非光学活性物质处理，可使一对光学活性盐恢复成原来的组成。背景知识背景知识化学与材料科学学院 本本实实验验欲欲制制备备和和离离析析光光学学异异构构体体三三乙乙二二胺胺合合钴钴配配离离子子，在在它它们们的的外外消消旋旋混混合合物物中中，加加入入D-酒酒石石盐盐（用用D-tart表表示示）而而使使光光学学异

5、构体分离：异构体分离：d-Co(en)33+D-tart+Cl-+5H2O d-Co(en)3D-tartCl5H2O l-Co(en)33+D-tart +Cl-l-Co(en)3D-tartCl(aq)d-Co(en)3D-tartCl5H2O与与NaI反应转为反应转为 d-Co(en)3I3H2O，这个产物的比旋光度为这个产物的比旋光度为+89。实验原理实验原理化学与材料科学学院 滤滤 液液 中中，加加 入入 NaI，析析 出出 d-Co(en)3I3H2O与与 l-Co(en)3I3H2O的的混混合合物物，因因l-Co(en)3I3H2O在在温温水水中中的的溶溶解解度度比比其其对对映映

6、体体大大得得多多，因因此此重重结结晶晶可可得得到到较较纯纯的的l-Co(en)3I3，这个产物的比旋光度为这个产物的比旋光度为-89。由由实实验验测测得得各各异异构构体体的的比比旋旋光光度度与与理理论论值值相相比比，可可求求得得样样品品中异构体的纯度。中异构体的纯度。产品纯度计算产品纯度计算化学与材料科学学院实验步骤实验步骤制备拆分试剂制备拆分试剂D酒石酸钡酒石酸钡制备制备Co(en)33+d-Co(en)3I3H2Ol-Co(en)3I3H2O测旋光度测旋光度计算产率计算产率实实验验流流程程化学与材料科学学院 1.酒石酸钡的制备酒石酸钡的制备 在在250mL烧烧杯杯中中，把把5g D-酒酒石

7、石酸酸溶溶于于50mL水水中中，边边搅搅动动边边缓缓慢慢地地加加入入13g 碳碳酸酸钡钡，加加热热并并连连续续搅搅动动0.5h以以确确保保反反应应完完全全，滤出沉淀并用冷水洗涤，在滤出沉淀并用冷水洗涤，在110下烘干。下烘干。2.Co(en)33+的制备的制备 在在一一只只250mL三三角角瓶瓶中中加加入入20mL 24的的乙乙二二胺胺溶溶液液和和5mL 浓浓盐盐酸酸，再再加加入入硫硫酸酸钴钴溶溶液液（7g硫硫酸酸钴钴溶溶于于15mL水水中中）和和1g活活性性炭炭，室室温温搅搅拌拌下下用用气气泵泵向向溶溶液液中中鼓鼓空空气气2h，使使Co2+氧氧化化到到Co3+，这时有，这时有Co(en)33

8、生成。生成。实验步骤实验步骤化学与材料科学学院 氧氧化化完完成成后后，用用稀稀盐盐酸酸和和稀稀乙乙二二胺胺调调节节pH到到7.07.5，把把此此溶溶液液转转入入到到100mL烧烧杯杯中中，在在蒸蒸汽汽浴浴上上加加热热15min，使使反反应完全，溶液冷却后过滤以除去活性炭。应完全，溶液冷却后过滤以除去活性炭。在在所所得得的的Co(en)33+的的溶溶液液中中，加加入入7g D-酒酒石石酸酸钡钡，充充分分搅搅动动并并在在蒸蒸汽汽浴浴上上加加热热0.5h，抽抽滤滤出出硫硫酸酸钡钡沉沉淀淀，用用少少量量热热水水冲冲洗洗沉沉淀淀，蒸蒸发发滤滤液液到到约约15mL，冷冷却却浓浓缩缩液液，有有橙橙红红的的

9、d-Co(en)3D-tartCl5H2O 晶晶体体析析出出，过过滤滤。保保留留滤滤液液为为离离析析异异构构体体用用。橙橙红红色色晶晶体体用用约约10mL热热水水重重结结晶晶，用用乙乙醇醇洗洗涤涤晶晶体并晾干。体并晾干。配合物化学离析配合物化学离析配合物化学离析配合物化学离析实验步骤实验步骤化学与材料科学学院 3.d-Co(en)3I3H2O的制备的制备 在在 100mL烧烧 杯杯 中中 用用 10mL热热 水水 溶溶 解解 d-Co(en)3D-tartCl5H2O晶晶体体，注注入入0.5mL浓浓氨氨水水，在在充充分分搅搅动动下下，再再注注入入碘碘化化钠钠溶溶液液（9g NaI溶溶解解于于8

10、 mL热热水水中中）。在在冰冰水水中中冷冷却却此此溶溶液液，过过滤滤得得橙橙红红的的d-Co(en)3I3H2O针针状状晶晶体体，用用10 mL 30%NaI溶溶液洗涤，最后再用少量无水乙醇和丙酮洗涤，晾干，记录产量。液洗涤，最后再用少量无水乙醇和丙酮洗涤，晾干，记录产量。4.l-Co(en)3I3H2O的制备的制备 在在上上面面保保留留的的滤滤液液中中，注注入入0.5mL浓浓氨氨水水，加加热热到到80，在在搅搅动动下下，加加入入9g碘碘化化钠钠固固体体，在在冰冰水水中中冷冷却却有有晶晶体体析析出出，过过滤滤得得到到不不纯纯的的l-Co(en)3I3H2O异异体体，用用冷冷却却的的10 mL

11、30NaI溶液洗涤，然后再用无水乙醇洗涤。溶液洗涤，然后再用无水乙醇洗涤。实验步骤实验步骤化学与材料科学学院 产产物物中中含含有有一一些些外外消消旋旋酒酒石石酸酸盐盐，将将它它溶溶解解在在15 mL 50的的水水中中，滤滤出出不不溶溶的的外外消消旋旋酒酒石石酸酸盐盐，加加入入3g碘碘化化钠钠固固体体于于50的的滤滤液液中中，在在冰冰水水中中冷冷却却，有有橙橙黄黄色色的的l-Co(en)3I3H2O晶晶体体析析出出，过过滤滤。产产物物用用少少量量无无水水乙乙醇醇和和丙丙醇醇洗洗涤涤，晾晾干干，记记录录产量。产量。5.异构体旋光度的测定异构体旋光度的测定 称称取取1.00g d-Co(en)3I3

12、H2O和和l-Co(en)3I3H2O异异构构体体，分分别别倒倒入入50 mL容容量量瓶瓶中中，用用蒸蒸馏馏水水稀稀释释到到刻刻度度。分分别别在在旋旋光光仪仪上上用用2dm长的样品管测定其旋光度。长的样品管测定其旋光度。实验步骤实验步骤化学与材料科学学院实验结果和计算实验结果和计算1.光学异构体的旋光度光学异构体的旋光度2.比旋光度和摩尔旋光度的计算比旋光度和摩尔旋光度的计算3.光学异构体纯度的计算光学异构体纯度的计算由实验测得的与理论相比，可求得该样品的纯度。由实验测得的与理论相比，可求得该样品的纯度。化学与材料科学学院注意事项注意事项本身合成得到的三乙胺合钴络离子有两种旋光异构体，实际本身

13、合成得到的三乙胺合钴络离子有两种旋光异构体，实际 是外消旋体：是外消旋体：化学与材料科学学院制制备备其其拆拆分分试试剂剂D酒酒石石酸酸钡钡，它它与与三三乙乙胺胺合合钴钴络络离离子子的的两两种种旋旋光光异异构构体体形形成成的的非非对对映映异异构构体体溶溶解解度度不不同同，再再用用碘碘离子析出各自的异构体离子析出各自的异构体;实验时间长，合理安排，合成分离要仔细实验时间长，合理安排，合成分离要仔细;学习旋光仪的使用，正确读取数据。学习旋光仪的使用，正确读取数据。注意事项注意事项化学与材料科学学院1.如何判别配合物是否具有光学异构体？若测定了它的ORD曲线CD曲线，能否出它的立体构型？2.2.在纯化异构体Co(en)3I3H2O中，为何要用NaI的溶液来洗涤？思考题思考题化学与材料科学学院实验延伸实验延伸化化学学拆拆分分法法是是一一种种常常用用的的拆拆分分旋旋光光异异构构体体的的方方法法，该该方方法法将将对对映映体体首首先先转转化化为为非非对对映映体体，然然后后再再利利用用非非对对映映体体溶溶解度或其它物理性质的不同来进行分离。解度或其它物理性质的不同来进行分离。进一一步步的的实验可可以以查阅文文献献合合成成(d,l)-Rh(en)3I3,并并用用化化学拆分法学拆分法进行拆分。行拆分。