低配七色荧光彩虹
最近做了一些有紫外荧光特性的配合物,正好凑齐七色荧光(其实并不是严格的七个),我将在这个专栏里简要介绍制作步骤,教程参考了b站、贴吧的许多大佬,以及无机化合物合成手册第三卷。
上图从左往右依次为:红色荧光为(Gua)6[Mn3Cl12],橙红色荧光为Et3NH[Eu(DBM)4],黄色荧光为ZnQ2,(8-HQ=8-羟基喹啉),绿偏黄色为(HPPh3)2[MnBr4],之后两个绿色荧光为(Et4N)2[MnBr4]与Mn(PPh3O)2Br2,青色荧光为ZnQ2·2H2O,蓝紫色荧光为Cu(PPh3)2Sal·EtOH 化学式觉得眼花可以看这个:十二氯合三锰酸六胍(红色荧光),四(二苯甲酰甲烷)合铕酸三乙胺盐(橙红色荧光),无水双8-羟基喹啉合锌(黄色荧光),四溴合锰酸三苯基𬭸(绿偏黄色荧光),四溴合锰酸四乙基铵(绿色荧光),二溴化二(三苯基氧膦)合锰(绿色偏青荧光),二水合二(8-羟基喹啉)合锌(青色荧光),二(三苯基膦)合水杨酸亚铜乙醇合物(蓝紫色荧光)
首先是红色荧光的十二氯合三锰酸六胍,也是这几个配合物中成本最低,制作最容易的,原料为四水氯化锰以及盐酸胍,将二者等质量称取(按配比算下来所需质量相近),各取30g,加入15ml水并滴加少许浓盐酸(防止后续加热锰水解)后混匀加热等待溶解,这里使用了磁搅。完全溶解后理论上应该是淡红色偏粉的粘稠溶液,我这里是黄色的,这个应该与药品纯度有关。接下来直接冷却溶液等待析晶是不太合适的,因为伴随加热搅拌停止,溶液会迅速析出晶膜(大概是盐酸胍),而放任它析出显然会影响后续晶体的形成,对策是保持温度,(如果使用磁搅的话此步加热盘的余温会保持溶液温度),向其中用滴管加水,加水后停止搅拌,观察短时间内是否有晶膜出现,若有则循环此步到无为止,然后就可以将溶液自然冷却等待结晶了,我使用了结晶皿,出现了细小晶体
在得到上图那样的效果后,建议加盖滤纸多放置一天,这样能析出更多晶体,时间过长的一个后果是析出的晶体略有潮解还会吸水,更难受的是容易出现爬晶, 所以见好就收,然后抽滤,抽滤后保持抽气泵工作一段时间用抽进的气流尽可能带走残留的液体,然后就能放入烘箱干燥了,我这里是100℃干燥了2个小时,实际应该用不了这么长。
附上去年半个月时间结出来的大晶体(500ml烧杯)
嗯,保存不妥不仅出现了菜花,晶簇也没能完整取出来,各位想做大晶体的引以为戒
下面这个是橙红色荧光的四(二苯甲酰甲烷)合铕酸三乙胺盐,一种非常漂亮的橙色细小柱状晶体,具有淡淡香味(划掉),并且能够摩擦发光!(条件是摩擦要破坏掉晶体形状)制备过程也非常的简单,按照物质的量比1:4:4称取或量取硝酸铕、二苯甲酰甲烷、三乙胺,用适量乙醇加热溶解前二者,混合后滴加三乙胺,然后加热至沸,缓慢冷却至室温结晶析出,过滤洗涤干燥即得成品。这边的实验配比为3.6g六水合硝酸铕,7.25g二苯甲酰甲烷,约5ml三乙胺,配以150ml乙醇,并且在冷却近室温后转入冰箱进一步冷却,得到大量结晶,抽滤后用少量乙醇洗涤,转入烘箱60℃烘干约30min使残留乙醇蒸尽即可
结晶真的很好看
荧光也非常耀眼
(上图)接下来是双(8-羟基喹啉)合锌的无水物(黄色荧光)与二水合物(青色荧光)的相关制备过程,因为成分基本一样这两个颜色就一起说了。这边是称取或量取物质的量比为2:1:2的8-羟基喹啉、氯化锌与三乙胺,然后将8-羟基喹啉的乙醇溶液与三乙胺混合,加入氯化锌的乙醇溶液(溶解不掉可以滴加少许盐酸,对应的三乙胺也需要适量增加),会瞬间沉淀出许多黄色固体,这样制备出来就基本上是无水物了,不过还是建议用后面提到的方法彻底干燥一下。我这边的配比是2.9g8-羟基喹啉锌溶于50ml热乙醇,1.36g无水氯化锌溶于30ml乙醇,2.8ml三乙胺,外加一滴浓盐酸。而二水合物的制取是把氯化锌用较大量的水配成溶液,三乙胺也换成过量氨水,混合后出现的是青柠色沉淀,过滤用水洗涤风干即为二水合物。转变回无水物也很简单,烘箱140℃处理3h即可。温度太高会使产物熔融分解,偏低会使结合的水难以脱去。这个温度参考了无机化合物合成手册第三卷的内容。 以上制备出的俩玩意特别容易附着在容器、皮肤、衣物上,且特别难洗去,制备完用紫外线灯一扫,满桌满手套都是荧光。所以制备它一定要戴手套,容器上附着也比较容易洗,用稀硫酸浸泡附着部分即可。我这边稀硫酸比较稀缺,实际清洗是把容器灌满水,扔进去一点硫酸氢钠固体,先忙别的,过一会就基本上反应干净了 另外,这玩意可以溶于吡啶,也易溶于沸腾的二甲苯、三氯甲烷,所以应该可以利用这些做出晶体,那样紫外荧光会更好看。卤煮这里试了一下二甲苯,但是因为突发状况没有继续下去。只发现无水物常温下能溶解一点点,加热至80℃没有明显变化,再往高就没试了……重结晶方法也来自于无机化合物合成手册第三卷
(上图)绿偏黄色荧光,四溴合锰酸三苯基𬭸,卤煮的制备过程为称取物质的量比为2:1的三苯基膦与锰单质,分别溶于适量40%氢溴酸,然后加热混合,搅拌均匀,过滤干燥即得成品。这里没有提及洗涤是因为这玩意实在没有适合的洗涤剂,拿水或乙醇洗都会导致分解,所以只能尽量保证反应物配比准确反应彻底以至没有太多需要洗涤的杂质,执意要洗也只能拿40%氢溴酸,然后干燥也只能自然风干,烘箱干燥固然快捷,但残留的氢溴酸会全部挥发,打开烘箱门时那股浓烈的溴化氢给留下了心理阴影……而且这样做对烘箱的损害也不小,总之做这个记得在通风的环境进行。顺便欣赏一下这样做出来产物的荧光
溶解三苯基膦的氢溴酸一定要过量,并且此过程最好要保持加热,否则可能会出现生成沉淀后液体搅拌不起来且难以转移的情况。下面这张图是一个小插曲,我在一次制备过程中拿乙醇洗涤了产物,发现紫外线下荧光迅速消失,重新加热与乙醇的混合液后冷却析出了许多柱状结晶,且不再具有荧光。求助大佬后得出大概率是三苯基膦的结论,看来三苯基膦似乎能用乙醇结晶出晶体。以后再有空试试,毕竟这晶体挺好看的
(上图)接下来是绿色荧光的四溴合锰酸四乙基铵,称取物质的量比为2:1的四乙基溴化铵与与锰单质,前者溶于少量乙醇,后者溶于少量40%氢溴酸,然后混合,加热浓缩、烘箱干燥至无液体即可。上图是用了约1.1g锰的反应情况。
(下图)下一个配合物荧光颜色与前一个相差不大 放上来是因为它也能摩擦发光(前提也是摩擦使晶体形状破坏)二溴化二(三苯基膦)合锰,先将三苯基膦混入乙醇中,并加入由锰单质溶于40%氢溴酸得到的溴化锰溶液(氢溴酸最好过量),然后逐滴滴加浓过氧化氢(这里用的30%的),浑浊会逐渐溶解,等到溶液澄清并变为橙黄色即可。这黄色便是溴,其实颜色已经接近饱和溴水了,但是这是乙醇溶液,相同颜色下溴浓度远低于在溴水中(好奇怪的比较)然后将溶液浓缩,冷却等待结晶即可。我这里是用了1.1g锰,反应后溶液从100ml浓缩至60ml就有晶体析出了,然后进一步冷却即可,说实在的这个摩擦荧光效果远不如前面那个铕的。结晶贴壁生成,刮下来就会破坏不少晶体,而且这样弄出来的晶体过于细小,在黑暗环境里摩擦大量晶体才能看到一点绿色荧光(这是滴加完过氧化氢后的颜色)产物结晶皿忘记拍照了
(上图)最后一种蓝色荧光是二(三苯基膦)合水杨酸亚铜乙醇合物,这个东西的教程在b站贴吧有一堆 但这里我还是把自己制备过程简要说一下:首先是氢氧化铜的制备,向70℃的铜氨溶液中加入氢氧化钠溶液,抽滤洗涤即可,然后需要趁新制迅速投入水杨酸乙醇溶液中进行水杨酸铜的制取。然后就是制备水杨酸铜保持长时间搅拌即可,千万不要加热 :我做这个配合物翻车了三次都是因为这里加热(另外,市售某些天津厂家的水杨酸纯度堪忧,扔进乙醇里搅拌半天后溶液还是不透明,模模糊糊有特别细的悬浊,我也因为这个问题前几次加了接近两倍的水杨酸才能进行后面的反应。后来重结晶了一下水杨酸,100ml水里扔了9g沸腾后冷却过滤出来才有4g多的固体,所以对自己水杨酸纯度不自信的最好重结晶一下 )其实扔进氢氧化铜后只要药品纯度没问题可以不必等水杨酸铜生成,直接补加乙醇、三苯基膦并加热开始下一步即可,溶液不到十分钟即可褪色,生成大量白色浑浊,这便是产物了。因为反应会同时生成三苯氧膦,而后者可溶于乙醇,产物易溶于热乙醇而略溶于冷乙醇,所以应当用大量乙醇洗涤产物,然后自然风干,千万不要用任何方法加强热,否则产物中那一分子乙醇容易失去影响荧光观感
附两次制备的过程记录
忘讲配比了,铜化合物(可以最初制备氢氧化铜的原料硫酸铜记)、水杨酸、三苯基膦物质的量比为1:2:3,理论上三苯基膦起还原作用与配位作用应当是2.5,但考虑到三苯基膦纯度与实际反应情况学习了其他大佬们的制备经验这里用了3,乙醇的话大概是2.76g水杨酸对应到50ml乙醇溶解,之后补加75ml乙醇,其他的按物质的量配比各位自己算吧 (这里补加乙醇的原因是因为偷懒没有弄冷凝回流装置,如果有冷凝回流几乎可以不补加乙醇) 本专栏所用方法可以作为丐版荧光彩虹的制备参考,其中制备黄色、青色荧光避免了剧毒的吡啶的使用,还是比较安全亲民的,谢谢各位观看