Synthesis, physico-chemical characterizations of new copper and cobalt alkoxide
Date
2019
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Imam Abdulrahman Bin Faisal University
Abstract
This work aimed to the synthesis, structure determination and characterization of new copper or cobalt complexes involving α or β diol. Multi-nuclear complexes of 3d transition metals with M4O4 cubane corehave remarkable magnetic in the field of single molecule magnet, and also very attractive biological and catalytic properties. These metal complexes are obtained by adopting the so called “chimie douce” method.The heating temperature does not exceed the boiling temperature of the used polyol (generally does not exceed 200°C for ethylene glycol and 1,3-propanedol). The goal of the experimental work is to avoid the formation of mixed alkoxo acetate metal complexes by varying several chemical and physical parameters such as: heating temperature, metal initial concentration, polyol/metal molar ratio, reaction time,hydrolysis ratio...etc. In this context, two chemical systems M(CH3COO)2.xH2O-ethylene glycol, (M= Cu, Co and x= 1 and 4for Cu and Co respectively), and Cu(CH3COO)2.xH2O-1,3-propanediol have been considered. The two alkoxides of copper are the only alkoxides obtained in our laboratories. These alkoxides have been characterized using powder X-ray diffraction, infrared spectroscopy, solid ultra violet spectroscopy and have been photocatalytically examined. Also, thermal gravimetric analysis, and magnetic studies have been established for Cu(1,3-PD). The alkoxides of cobalt have been synthesized and characterized elsewhere.The structure of Cu3(CH3COO)2(CH3CH2O2)2 obtained from the reaction between copper acetate and ethylene glycol can be described as distorted square pyramidal CuO5, CH3COO- and (OCH3CH2O)2-entities. The structure determination of pure copper alkoxide from ethylene glycol is in progress. The structure determination of both obtained metal alkoxides from 1,3-PD revealed a distorted cubane M4O4(M=Co, Cu) in the complex core. Although, strong structure correlation exists between the structure of cobalt alkoxide and copper alkoxide, the two compounds are not isostructural, indeed the unit cell parameters and the space group are different. Moreover, Co-O distances are different from Cu-O distances, while in CoO5, the five Co-O distances are almost equal. In CuO5 square pyramidal, the four Cu-Odistances are close, and one Cu-O distance is longer. Numerous perspectives of this work can be achieved. Firstly, to further test and study the catalyticproperties of the obtained compounds. Secondly, to improve their physical and chemical properties bychanging either the ligand or the central 3d transition metal
Description
هذا العمل يهدف الى تحضير ودراسة الهيكلة البلورية وكذلك الخصائص الكيميائية والفيزيائية لمعقدات جديدة من النحاس او الكوبالت تحتوي على الفا- او بيتا- ديول. المعقدات متعددة الأنوية لعناصر السلسة الأولى من المعادن الانتقالية المحتوية على كيوبان M4O4 في هيكلتها البلورية تتميز بخواص مغناطيسية هامة مما يجعل لهذه المركبات تطبيقات في المجال المغناطيسي خاصةً فيما يسمى (Single Molecule Magnet). كما تساهم هذه المعقدات التناسقية في الدراسات الحيوية وخاصة في تصميم الأدوية وبالإضافة الى اهميتها في مجال الحفز. يتم تحضير هذه المركبات غالباً من خلال ما يسمى بطريقة "" الكيمياء الناعمة"". الهدف من الجزء العملي هو التعرف على الظروف الملائمة لتحضير معقد معدن الالكوكسيد النقي من خلال تغيير العديد من العوامل الفيزيائية والكيميائية مثل: درجة حرارة التسخين، تركيز المعدن، حجم البولويول، إضافة الماء ...الخ.في هذا السياق، تمت دراسة نظامين كيميائيين مختلفين، الأول يتضمن خلات المعدن مع الإيثيلين جليكول. والثاني يتضمن خلات المعدن مع٣،١-بروبانديول. حيث ان المعادن المقترحة هي النحاس او الكوبالت.تم اجراء العديد من التجارب المعملية لغرض الحصول على الكوكسيد المعدن ومن خلال الدراسات التشخيصية تم التعرف على مركبين هما الكوكسيد النحاس النقي من ٣،١-بروبانديول وخليط خلات الكوكسيد النحاس من الإيثيلين جليكول.التركيب البنائي للمعقد Cu3(CH3COO)2(CH3CH2O2)2 الناتج من تفاعل خلات النحاس مع الإيثلين جليكول يمكن وصف هيكلته البلورية بأنها هرم مربع مشوه بالإضافة الى ايون الخلات وايون الإيثلين جليكول منزوع البروتون. اما بالنسبة للدراسة الهيكلية لمركب الكوكسيد النحاس النقي الناتج من تفاعل خلات النحاس مع ٣،١-بروبانديول فيمكن وصف هيكلته البلورية على انها هرم مربع مشوه اضافةً الى ايون ٣،١-بروبانديول منزوع البروتون. كما يمكن وصفها بشبكة ثلاثية الأبعاد متكونة من وحدة الكيوبان .Cu4O4 ايضاً، تمت مقارنة الكوكسيد النحاس بالكوكسيد الكوبالت الناتجان من نفس البوليول.كذلك تم تشخيص المركبات التناسقية المحضرة للنحاس باستخدام الأشعة السينية، مطياف الأشعة الحمراء، مطياف الأشعة الفوق بنفسجية للمواد الصلبة، التحلل الحراري وايضاً تم دراسة خصائصها الحفزية وخصائصها المغناطيسية.العديد من الاقتراحات المستقبلية لهذا البحث تتمثل في تكثيف اختبارات الخاصية الحفزية لهذه المركبات بالإضاف
Keywords
copper, cobalt alkoxide, metal alkoxide, crystal structures, molecule magnets, Copper acetate, ethylene glycol chemical, Cobalt acetate