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答辩底稿

各位老师好!

今天我答辩的题目是“Ag(III)配离子氧化醇醚类、醇类、糖类有机物的反应动力学及机理”,答辩人韩金,我的指导老师是单金缓教授。

过渡金属配合物与生物分子相互作用的研究引起了广泛的关注,在过渡金属配合物中,一类超常态的过渡金属如Ag(III),Cu(III),Ni(IV),Fe(VI)等在一定条件下均为良好的氧化剂,因而被广泛的应用于无机、有机物的反应动力学及氧化机理的研究级分析化学定量分析中。

本课题组主要研究的是在碱性条件下,Ag(III)配离子氧化有机物的反应动力学及其机理。二过碲酸合银(Ⅲ)和还原剂的溶液混合后,反应体系在λ= 351 nm处吸光度值随时间变化显著,且反应体系中其它反应物和产物在该波长下吸光值很小可忽略不计,因此选定该波长作为跟踪反应的特征吸收波长。通过测定特征吸收波长处的吸光度与反应时间的变化曲线,进而得到反应动力学所需的数据。

论文的主要内容分为四个方面:1、二过碲酸合银氧化醇醚类的反应动力学2、二过碲酸合银氧化醇类的反应动力学3、二过碲酸合银氧化糖类的反应动力学,最后是实验总结。

首先我们看DTA氧化醇醚类的反应动力学,醇醚类的还原剂主要有二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚。

左面第一幅图的还原剂是二乙二醇单甲醚,保持其他条件不变,以kobs的倒数对还原剂倒数作图得到一条直线,由图可知,不同温度下kobs随着二乙二醇单甲醚的浓度的增加而增加,此外,因为以lnkobs对ln[2-(2-methoxyethoxy)-ethanol]作图的斜率为表观反应级数(nap),所以该反应对二乙二醇单甲醚的反应级数为一级。第二幅图还原剂为二乙二醇单乙醚,由结构可知,它与二乙二醇单甲醚的变化情况类似。保持其他条件不变,以kobs的倒数对还原剂倒数作图也可得到一条直线,且该反应对二乙二醇单乙醚的反应级数也为一级。

我们还讨论了298.2K时[OH-]对kobs的影响,保持[DTA]、[还原剂]、[H4TeO62-]、离子强度和温度的恒定(1为二乙二醇单甲醚,2为二乙二醇单乙醚),改变[OH-],并以1/k obs对1/[OH-]作图,得到一条有正截距的直线,可知,k obs随[OH-]的增加而增加。

我们讨论了在不同温度下[TeO42-]对kobs的影响,保持[DTA]、[还原剂]、[OH-]、离子强度不变,改变[H4TeO62-],并以1/k obs随[H4TeO62-]作图,得到不同温度下的5条直线,可知k obs随[碲酸根-]的增加而减小。

增大溶液的离子强度,并保持[DTA]、[还原剂]、[OH-]、[H4TeO62-]和温度(T=293.2 K)恒定不变,k obs随之离子强度增大而增大,表明存在正盐效应。可能是溶剂与活化络合物之间内聚力之差小,从而导致高内压的溶剂使体系的反应速率增大。

根据以上的实验现象,我们设计了以下反应机理。

根据实验现象,可以推测出合适的反应机理,首先DTA在碱性条件下,脱去一个碲酸根离子和一个氢离子,变成该体系的活性中心体,该氢离子与氢氧根形成水分子。然后,活性中心体与还原剂发生一步慢反应。

根据上述反应机理,可设计以下反应速率方程,通过转换,可以得到kobs的表达式,整理该表达式,得到如下两种形式,(1)式可以看出kobs随着还原剂浓度的增加而增加,(2)式可以看出kobs随着碲酸根的增大而减小,随着氢氧根的增大而增大。这些均与实验现象相符,所以证明我们设计的反应机理是合理的。

根据(1)式我们还可以求出速控步的反应速率常数,不同温度下的速率常数我们就都可以求出了,再根据阿伦尼乌斯公式求出298.2K下的反应活化参数。如表(1)(2)。

由于时间的关系,下面的几个还原剂我们就简单的看一下。

甘露醇、肌醇浓度对kobs的影响,在不同温度下分别存在5条直线关系。298.2k时氢氧根、碲酸根及离子强度对kobs的影响,随着氢氧根浓度的增加而增加,随着碲酸根浓度的增加而降低,随着离子强度的增加而增加;设计反应机理,得到kobs的表达式,整理表达式得出kobs的两种关系式,进而求得速控步常数及298.2K时的活化参数。

然后是二过碲酸合铜氧化糖类的反应动力学,还原剂为α-甲基-D-甘露糖苷

甲基α-D-吡喃葡萄糖苷浓度增大k obs随之增大;此外,以ln k obs对ln[MDM]作图,得到反应对α-甲基-D-甘露糖苷的反应级数为正分数级。

1.经实验对比发现,二过碲酸合银(III)氧化二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、甘露醇及肌醇的机理相似,氧化α-甲基-D-甘露糖苷、甲基α-D-吡喃葡萄糖苷的机理不同。

2.在不同的还原剂体系中,但k obs均与(OH-)浓度成正比例关系,同时k obs 与(H4TeO62-)浓度成反比例关系

3.反应速率常数有以下规律:二乙二醇单甲醚<二乙二醇单乙醚;甘露醇<肌醇;α-甲基-D-甘露糖苷<甲基α-D-吡喃葡萄糖苷。

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