Sintesi di un complesso di cobalto (II) legato ad ossigeno

1. Sintesi di Inattivo [Co(salen)]₂

1. Caricare un pallone rotondo a fondo tondo a 3 colli da 250 mL con 120 mL di EtOH al 95% e 2,20 g (0,192 mL, 0,018 mol) di salicilaldeide.
2. Montare il collo centrale con un condensatore collegato a N₂. Montare gli altri due colli con un setto di gomma e un imbuto aggiuntivo dotato di un setto di gomma.
3. Mescolare la reazione a bagnomaria e riscaldare la soluzione a reflusso (80 °C).
4. Aggiungere etilene diammina (0,52 g, 0,58 ml, 0,0087 mol) attraverso la siringa attraverso il setto del matraccio a fondo tondo.
5. In un matraccio a fondo tondo da 50 mL, preparare una soluzione di Co(OAc)_{2·4H 2}O (2,17 g, 0,0087 mol) in 15 mL di acqua distillata. Riscaldare la soluzione nello stesso bagno d'acqua contenente il matraccio a 3 colli per assicurarsi che tutto l'acetato di cobalto si dissolva.
6. Aggiungere la soluzione di acetato di cobalto all'imbuto di aggiunta.
7. Degassare la soluzione di acetato di cobalto facendo gorgogliare N₂ attraverso il liquido nell'imbuto di addizione per 10 minuti (vedere il video "Sintesi di un metallocene Ti(III) usando la tecnica della linea schlenk" per una procedura più dettagliata sullo spurgo dei liquidi). Potrebbe essere necessario chiudere l'adattatore N₂ del condensatore per consentire all'N_{2 di} bollire attraverso la soluzione di acetato di cobalto.
   NOTA: Non riscaldare mai un sistema chiuso! Assicurarsi di sfiatare il sistema durante il degasaggio.
8. Aggiungere lentamente la soluzione di acetato di cobalto (II) (~ 1 goccia/s), mescolando vigorosamente la miscela di etanolo. Senza sufficiente agitazione, si formerà un precipitato grosso che può inceppare la barra di agitazione.
9. Una volta aggiunto tutto l'acetato di cobalto, mescolare la reazione al reflusso per 1 ora.
10. Spegnere la piastra calda e rimuovere il pallone a fondo tondo a 3 colli dal bagno d'acqua.
11. Rimuovere il condensatore e l'imbuto di aggiunta dal pallone. Immergere il matraccio in un bagno di ghiaccio per facilitare la precipitazione del [Co(salen)]₂.
12. Filtrare la soluzione sotto vuoto per isolare il solido e lavare il solido rosso risultante con etanolo freddo.
13. Isolate il solido. Calcola la resa della reazione e raccogli un IR del [Co(salen)]₂. Assicurarsi che [Co(salen)]₂ sia asciutto prima di utilizzarlo nella reazione di assorbimento di O_2.

2. Configurazione dell'apparecchio per l'assorbimento di O₂ (Figura 5)¹

Nota: è molto importante che il sistema non perda. Una perdita nel sistema porterà a un rapporto Co:O₂ inferiore al previsto.

1. Collegare un ago a una bombola di gas O₂ (ultra-elevata purezza) con tubo Tygon. Bolle delicatamente da O₂ a 5 ml di DMSO per almeno 10 minuti.
2. Mentre il DMSO è saturo di O_2,montare le due estremità di una pipetta di vetro graduata da 10 ml con tubi Tygon (ciascuno di 1,5 piedi di lunghezza).
3. Attaccare un imbuto di vetro a uno dei pezzi di tubi Tygon.
4. Bloccare la pipetta di vetro e l'imbuto su un supporto ad anello in modo che l'imbuto sia rivolto verso l'alto e il tubo formi una forma a U ( Figura 5).
5. Riempire la pipetta e l'imbuto con olio minerale. Aggiungere l'olio attraverso l'imbuto, assicurandosi che l'olio riempia anche il tubo collegato alla pipetta. Continuare ad aggiungere l'olio fino a quando l'imbuto non viene riempito a circa metà dell'imbuto. Non lasciare che l'olio si avvicini troppo alla parte superiore dell'imbuto, poiché l'O₂ che gorgoglia attraverso l'imbuto può causare schizzi se l'imbuto è troppo pieno.
6. All'estremità aperta del tubo, collegare una provetta a braccio laterale (provetta A).
7. Aggiungere 50 mg (0,077 mmol) dell'inattivo [Co(salen)]₂ alla provetta A del braccio laterale collegata alla pipetta di vetro.
8. Aggiungere 2 mL di DMSO saturo di O₂ a una provetta da 3 mL (provetta B).
9. Utilizzare un paio di pinzette per abbassare delicatamente la provetta B nella provetta A, facendo attenzione a non versare alcun DMSO. È importante non esporre il [Co(salen)]₂ al DMSO a questo punto.
10. Sigillare la provetta A con un setto di gomma. Cablare il setto per evitare perdite.
11. Inserire l'ago collegato al serbatoio del gas O₂ nel setto e spurgare il sistema con O₂ per 10 minuti.
12. Rimuovere l'ago O₂ e ungere la parte superiore del setto di gomma per evitare perdite.
13. Potrebbe essere necessario rilasciare parte della pressione all'interno della configurazione per ottenere olio nella pipetta di vetro. Per fare ciò, inserire un ago libero nel setto di gomma sulla provetta A. Coprire l'apertura con un dito e rilasciare lentamente la pressione all'interno della configurazione. Non dimenticare di coprire il nuovo foro con grasso per evitare perdite.
14. Spostare la pipetta di vetro e l'imbuto in modo che i livelli dell'olio si allineino in entrambi i pezzi di vetro.
15. Registrare il livello di volume dell'olio all'interno della pipetta di vetro.

Figura 5. Configurazione dell'apparato di assorbimento O_2.

3. O_{2 Reazione} di assorbimento

1. Aggiungere il DMSO al solido [Co(salen)]₂ rovesciando delicatamente le provette, assicurandosi che nessuna delle soluzioni entri nel braccio laterale della provetta A.
2. Una volta aggiunto tutto il DMSO, tenere premuta la parte superiore della provetta e mescolare delicatamente la soluzione agitando la provetta avanti e indietro.
   NOTA: non utilizzare un movimento di agitazione su e giù. Sbattere le due provette insieme troppo violentemente può portare alla rottura della provetta A.
3. Continuare a scuotere delicatamente le provette a mano fino a quando il livello dell'olio nella pipetta smette di salire (circa 15-20 min).
4. Una volta cessato il consumo di O_2, spostare la pipetta e l'imbuto in modo che i livelli dell'olio si allineino.
5. Registrare il nuovo livello di volume dell'olio nella pipetta di vetro. La differenza di volume è il volume di O₂ consumato durante la reazione alla pressione atmosferica (1 atm).
6. Registrare la temperatura della stanza.

4. O₂ Liberazione da [Co(salen)]₂ - O₂ Addotto

1. Trasferire la soluzione DMSO risultante dalla fase 3 a un tubo centrifugo da 15 mL.
2. Riempire una seconda provetta con una quantità equivalente di acqua.
3. Inserire le provette l'una di fronte all'altra in una centrifuga.
4. Centrifugare il campione per almeno 15 min. La qualità del pellet solido risultante migliora con l'aumentare del tempo di centrifuga.
5. Rimuovere delicatamente la provetta con il campione di addotto [Co(salen)]₂-O_2, in modo da non disturbare il pellet.
6. Decantare accuratamente la soluzione DMSO sopra il pellet.
7. Tenendo il tubo della centrifuga ad un angolo di 45 ° con il pellet rivolto verso l'alto, aggiungere lentamente 1 mL di CHCl₃ con una pipetta, lasciando gocciolare la soluzione lungo il lato del tubo della centrifuga. Prestare estrema attenzione a non disturbare l'addotto solido [Co(salen)]₂-O_2.
8. Osservare eventuali cambiamenti fisici che si verificano.