무기화학실험 | Tetraphenylporphyrin and its Copper(Ⅱ) Complexes

TIP

 

 

1. Tetraphenylporphyrin & its copper(Ⅱ) 를 합성하고 Recrystallization을 통해 purification한 후, 이에 대한 UV spectra와 NMR spectrum을 찍고 이들의 분광학적 특성을 알 수 있다.
2. Pyrrole과 Benzaldehyde로부터 Tetraphenylporphyrin을 합성하고, 이로부터 Tetraphenyl porphyrin copper(Ⅱ) 를 얻고 순도를 알아보는 것이다

 

 

 

본 실험을 간단히 요약하면 pyrrole과 benzaldehyde를 이용하여 tetraphenylporphyrin을 합성하고, 이것을 다시 tetraphenyl porphyrin copper(Ⅱ)로 합성하는 실험이었다. 그리고 이것의 UV-vis spectrum을 찍어 분광학적 특성을 알아보는 것이었다. Tetraphenylporphyrin의 합성은 pyrrole과 aldehyde (R-CHO)의 R-을 4:4로 결합시켜 합성한다.

 

 

TTP(Tetraphenylporphyrin)은 conjugation주위에 여러 가지의 작용기를 가지는 거대한 고리 화합물이다. TPP(Tetraphenylporphyrin)는 4개의 pyrrole ring이 methyl bridge로 연결된 porphyrin에 4개의 phenyl이 치환되어 있는 분자이다. TPP고리 중심에는 4개의 질소에 결합된 수소가 있는데, 이 수소를 pyridine으로 제거하면 질소에 lone pair 전자가 생기므로 금속과 결합을 할 수 있다.

 

그래서 각종 metal ion과 잘 결합하여서 분자 내에 착염을 형성한다. 4개의 pyrrole고리의 질소원자에 배위하는 금속은 마그네슘이나 철이 자연계에서 발견된다. 체내의 헤모글로빈이 그 예이다. 또한, 인공적으로도 각종 metal ion을 결합시킬 수 있는데, 본 실험에서는 copper(Ⅱ)를 합성하였다. 그리고 tetraphenyl porphyrin은 배위하는 metal ion에 따라 여러 가지 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 이것을 UV-vis spectrum을 통하여 확인하게 된다. 

 

Porphyrin계는 상당히 경직되어 있으며 금속-질소의 결합길이는 193～196㎚ 정도로 크게 변하지 않는다. 고리의 경직성은 pyrrole 고리에 있는 π-electron의 비편재화 때문에 생긴다. 그럼에도 불구하고 만약 금속이온이 너무 작으면 질소 원자가 금속에 더 가까이 접근해 고리는 주름이 잡히게 될 것이다.

 

 

 

실험 방법

1. Synthesis of tetraphenylporphyrin

1) 100 ㎖ round bottom flask에 propionic acid 40 ㎖을 넣고 15～20분간 heating 시켜준다.

2) 1)에 다시 propionic acid 5 ㎖, benzaldehyde 1.65 ㎖(흑갈색으로 변함), pyrrole 1.00 ㎖를 넣고 30분간 reflux해준 뒤에 실온으로 식힌다.

3) filter를 해주고, methanol로 wash해주고, 뜨거운 CH₂Cl₂ 40 ㎖, 20 ㎖를 넣어 product를 녹인다.

4) 걸러준 용액을 100 ㎖ round bottom에 넣고, methanol을 30 ㎖ 넣어준 후에 rotary evaporator로 농축한다.

5) ice bath에서 식힌 후에 methanol로 씻어주면서 filtering한다.

6) 건조 후 무게를 재고, 수득률을 구한 후에 UV-vis spectrum을 찍는다.

 

2. Synthesis of tetraphenylporphyrin Copper(Ⅱ)

1) 100 ㎖ round bottom flask에 합성한 tetraphenylporphyrin(MW : 614.749)을 0.2 g을 넣고, Cu(OAc)₂H₂O (cupric acetate, MW : 199.65) 1.3당량을 넣고 30분 동안 온도를 160℃ 정도로 맞추어 reflux 해준다.

2) ice bath에서 15분간 냉각시킨 후에 증류수 75 ㎖와 차가운 methanol을 조금 넣는다.

3) filter를 한 후에 증류수로 세척한다.

4) filter를 한 filter paper DCM을 넣어 product를 녹인다.

5) 30 ㎖의 methanol을 가하고, filter한다.

6) methanol로 세척하고 건조시켜 무게를 재고, 수득률을 구하고, UV-vis spectrum을 찍는다.

 

 

 

[무기화학실험]Tetraphenylporphyrin and its Copper(Ⅱ) Complexes 레포트