新型Briggs-Raucher化学振荡体系的研究及应用

作     者：陈娟 

作者单位：安徽大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡刚

授予年度：2015年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

主      题：Briggs-Rauscher化学振荡 四氮杂大环二烯镍 1,3-环己二酮 1,4-环己二酮 橙皮素 咖啡酸 

摘      要：化学振荡是指有些自催化反应有可能使反应体系中某些物种的浓度随时间或空间发生周期性的变化。这种周期性变化是发生在非平衡态时的现象。广泛存在于化学、物理学、生物学等领域中,因此化学振荡反应的研究是一个多学课交叉点的前沿课题,其研究对解决矿物勘探、大气动力学、化学过程分析等重要理论和实际问题都有可能产生重大的影响。目前,在药物分析、生命科学等许多领域都有广泛的研究和应用,并已取得了重要的进展。对于化学振荡体系的研究主要集中于振荡器的设计和反应机理的探索,应用及其计算机的模拟等三个方面。本论文对一种以四氮杂大环镍配合物—[NiL](ClO4)2为催化剂,丙二酸为有机底物的新型Briggs—Rauscher化学振荡体系进行了探究,其中L为5,7,7,12,14,14—六甲基—1,4,8,11,—四氮环杂十四—4,11—二烯。本论文首次探讨了运用BR化学振荡体系区分同分异构体,也对其可能产生的中间产物进行了分析。同时也提出了新的检测橙皮素和咖啡酸的方法。本论文分成四部分：1、化学振荡的历史论文的第一部分主要介绍了化学振荡的发展历史和振荡的常见类型,并介绍以四氮杂大环镍配合物—[NiL](ClO4)2为催化剂的新型化学振荡化较以前发现的化学振荡的特点和优势,并简要的叙述了化学振荡在各个领域中的应用。2、四氮杂大环镍配合物的合成及运用新方法区分1,3-环己二酮和1,4-环己二酮振荡反应的催化剂角色的四氮杂大环配合物[NiL](ClO4)2按照文献提供的方法合成,为了探求其是否是目标产物,运用红外光谱,元素分析等对其进行分析表征和分析,实验结果和文献报道基本一致。然后,建立化学振荡体系KIO3-MA-[NiL](ClO4)2-H2SO4-H2O2并用此体系区分两种极其相似的物质也就是同分异构体1,3-环己二酮和1,4-环己二酮。并探讨了一些离子可能对体系存在的影响。该方法不仅操作简单,而且灵敏度高。3.[NiL](ClO4)2催化的化学振荡体系测定橙皮素在四氮杂大环二烯镍催化的BR振荡体系中加入一定微量的橙皮素溶液,并定义抑制振荡时间来讨论橙皮素的扰动效果。找出测定橙皮素的振荡体系的最佳条件,并尝试用循环伏安对橙皮素和振荡体系的机理进行探讨。实验结果显示,当橙皮素浓度在1.5×10-6-1.58×10-4时,可以发现抑制时间与橙皮素浓度之间有良好的响应关系。因此通过此实验可以定量分析橙皮素。4、[NiL](ClO4)2催化的化学振荡体系测定咖啡酸通过在四氮杂大环二烯镍催化的BR振荡体系中加入一定微量的咖啡酸溶液,找到最佳测定浓度并定义抑制振荡时间来讨论咖啡酸的扰动效果。并尝试用循环伏安和原有的FCA模型的基础上提出可能的反应机理。当咖啡酸浓度在1.5×10-6～2.0×10-5M时,可以发现抑制时间与咖啡酸浓度之间有良好的响应关系。因此通过此实验可以定量分析咖啡酸。