거대고리 리간드는 금속이온과 선택적으로 결합하는데, 이를 이용하여 에멀젼 액체막을 통한 금속이온의 이동에 관하여 연구를 수행하였다. 금속이온은 유기층에 있는 운반체에 의하여 source phase에서 recevinng phase으로 이동한다. 운반체로는 거대고리 리간드인 $DBN_3O_3$를 사용하였다. 여기에서 에멀젼 액체막을 통한 금속이온의 이동에 관한 요인과 어떤 금속이온의 선택적 분리에 관하여 검토하였다. 금속이온과 거대고리 리간드 그리고 금속이온과 recevinng phase내에 있는 음이온에 대한 안정도 상수를 금속이온의 선택적 이동에 대한 척도로 조사하였다. 납이온이 혼합 용액에서 다른 금속이온보다 높은 이동속도를 나타내었다. Recevinng phases내의 음이온이 금속이온의 이동에 중요한 역할을 한다.Recevinng phases내에 있는 $NO_3^-$을 $S_2O_3^{2-}$대치하면 이동량이 증가함을 보였는데 이는 $Pb^{2-}-S_2O_3^{2-}$상호작용이 $Pb^{2+}-NO_3^-$상호작용보다 크기 때문이다.
1%, 2%, 5% 및 10%의 가교도를 가진 스틸렌 디비닐벤젠 공중합체에 1-aza-15-crown-5 거대고리 리간드를 치환반응으로 결합시켜 cryptand 이온교환 수지들을 합성하였다. 이들 수지의 합성은 염소 함량과 원소 분석 그리고 IR-스펙트럼으로 확인하였다. 우라늄 ($UO{_2}^{2+}$) 이온의 흡착에 미치는 pH, 시간, 수지의 가교도 그리고 용매의 유전상수에 따른 영향들을 조사하였다. 우라늄 이온은 pH 3 이상에서 큰 흡착율을 보였으며, 금속 이온들의 흡착 평형은 2시간 정도였다. 한편, 에탄올 용매에서 수지에 대한 흡착 선택성은 우라늄 ($UO{_2}^{2+}$), 마그네슘 ($Mg^{2+}$), 네오디뮴 ($Nd^{3+}$) 이온이었고, 우라늄 이온의 흡착력은 1%, 2%, 5% 및 10%의 가교도순 이었으며, 용매의 유전상수 크기에 반비례하였다.
1%, 2%, 4% 및 8%의 가교도를 가진 스타이렌(제4류 위험물) 디비닐벤젠 공중합체에 1-aza-12-crown-4 거대고리 리간드를 치환반응으로 결합시켜 cryptand계 이온교환 수지들을 합성하였다. 이들 수지의 합성은 염소 함량, 원소 분석, 전자현미경 그리고 IR-스펙트럼으로 확인하였다. 우라늄(${UO_2}^{2+}$) 이온의 흡착에 미치는 pH, 시간, 수지의 가교도 그리고 용매의 유전상수에 따른 영향들을 조사한 결과 우라늄 이온은 pH 3 이상에서 큰 흡착율을 보였으며, 금속 이온들의 흡착 평형은 2 h 정도였다. 한편, 에탄올 용매에서 수지에 대한 흡착 선택성은 우라늄(${UO_2}^{2+}$) > 니켈($Ni^{2+}$) > 가돌리늄($Gd^{3+}$) 이온이었고, 우라늄 이온의 흡착력은 1%, 2%, 4% 및 8%의 가교도 순이었으며, 용매의 유전상수 크기에 반비례하였다.
1%, 2%, 5% 및 15%의 가교도를 가진 클로로메틸화된 스타이렌-1, 4-디비닐벤젠에 $OenNdien-H_4$ 거대고리 리간드를 공중합반응으로 결합시켜 이온교환 수지를 합성하여 우라늄(${UO_2}^{2+}$), 칼륨($K^+$), 네오듐($Nd^{3+}$) 금속 이온들의 흡착 특성을 여러 가지 실험 조건하에서 조사하였다. 이들 합성수지의 확인은 염소 함량과 원소 분석 그리고 IR-스펙트럼으로 하였으며, 수지에 대한 금속 이온들의 흡착에 미치는 pH, 시간 그리고 수지의 가교도에 따른 영향들을 조사한 결과 우라늄 이온은 pH 3 이상에서 큰 흡착률을 보였으며, 금속 이온들의 흡착 평형은 2 h 정도였다. 한편, 메탄올용액에서 수지에 대한 흡착 선택성은 우라늄(${UO_2}^{2+}$) > 칼륨($K^+$) > 네오듐($Nd^{3+}$) 이온이었고, 금속 이온의 흡착력은 1%, 2%, 5% 및 15%의 가교도 순이었다.
1%, 2%, 5% 및 10%의 가교도를 가진 스타이렌(제4류 위험물중 제2석유류) 디비닐벤젠 공중합체에 1-aza-12-crown-4 거대고리 리간드를 치환반응으로 결합시켜 수지들을 합성하였다. 이들 수지의 합성은 염소 함량, 원소 분석, 열중량 분석, 비표면적(BET) 그리고 IR-분광법으로 확인하였다. 수지 흡착제에 의한 금속 이온들의 흡착에 미치는 pH, 시간, 수지의 가교도 그리고 용매의 유전상수에 따른 영향들을 조사하였다. 금속 이온들은 pH 3 이상에서 큰 흡착율을 보였으며, 금속 이온들의 흡착 평형은 2시간 정도였다. 한편, 에탄올 용매에서 수지에 대한 금속 이온의 흡착 선택성은 ${UO_2}^{2+}$ > $Ca^{2+}$ > $Sm^{3+}$ 이온이었고, 우라늄 이온의 흡착력은 1%, 2%, 5% 및 10%의 가교도 순으로 감소하였으며, 용매의 유전상수 크기에 반비례하였다.
본 연구에서는 동공의 크기가 다른 5종의 crown ether과 9종의 crownand계와 1종의 cryptand계 거대고리 리간드를 포함하는 우라늄(Ⅵ), 토륨(Ⅳ) 및 네오디뮴(Ⅲ), 사마륨(Ⅲ), 홀뮴(Ⅲ) 등의 희토류 금속착물을 합성 후, 고체착물의 조성식을 결정하고 적외선 스펙트럼에 의하여 구조를 확인한 다음 핵자기공명 분광법에 의하여 착물용액의 조성비와 분자내의 착물형성 site를 결정하고 착물들의 용매화 현상과 리간드 교환반응성을 핵자기공명 분광법으로 고찰하였다. crown ether 거대고리 리간드들은 실험에 사용한 모든 금속이온과 안정한 착물을 형성하므로 OCH2 메틸렌 양성자들은 모두 낮은 자기장 방향으로 화학적 이동을 나타냈으며 같은 금속이온에 대한 화학적 이동값은 12C4<15C5<18C6의 순으로 증가하였고 같은 리간드에 대한 희토류 착물의 화학적 이동값은 원자번호 크기에 반비례하였다. crownand 22는 우라늄(Ⅵ)과 산소 및 질소원자를 배위하는 안정한 착물을 형성하지만 희토류 금속과는 착물을 형성하지 않았다. 반면에 희토류 금속(Ⅲ)이온은 cryptand 221리간드와 모든 산소 및 질소원자를 배위자로 하는 안정한 착물을 형성할 수 있었다. 나머지 질소와 산소원자를 포함한 crownand 계열 거대고리 리간드는 우라늄(Ⅵ)과 역시 모든 산소 및 질소가 배위하는 착물을 형성하지만 희토류 금속(Ⅲ)과는 착물을 형성하지 않음을 확인할 수 가 있었다. 우라늄(Ⅵ)과 희토류(Ⅲ)금속이온은 모든 거대고리 리간드와 1:1착물을 각각 형성하며 토륨(Ⅳ)이온은 12C4와 1:2 나머지 리간드와는 1:1착물을 각각 형성함을 알 수 있었다. 이들 거대고리 리간드 착물들의 안정성은 착물의 양성자 이동결과에 잘 일치하였다. 그리고 18C6와 물을 리간드로 하는 희토류 금속(Ⅲ) 착물은 아세틸아세톤 용매내에서 리간드 교환반응이 일어나지만 우라늄(Ⅵ)착물의 경우에는 교환반응이 일어나지 않았다.
마크로사이클리간드인 1,4,8,11-테트라아자사이클로테트라데칸 (cyclam)과 비환형 리간드인 1,5,8,12-테트라아자도데칸 (3,2,3-tet)의 높은 스핀철(Ⅱ) 착화합물이 합성되었다. 낮은 스핀인 $[Fe(cyclam)(CH_3CN)_2](ClO_4)_2$는 메탄올속에서 염소이온과 반응하여 높은 스핀인 $[Fe(cyclam)Cl]ClO_4$를 생성한다. $[Fe(cyclam)(CH_3CN)_2](ClO_4)_2$는 낮은 스핀이지만 $[Fe(3,2,3-tet)(CH_3CN)_2](ClO_4)_2$는 높은 스핀을 가지며 이 차이는 비환형 리간드가 환형 리간드보다 압축효과가 작은 것으로 설명된다. $[Fe(cyclam)Cl]ClO_4$의 합성은 마크로사이클리간드가 불포화되어 있거나 치환체가 있어야 높은 스핀 다섯배위철(II) 착화합물의 합성이 가능하다는 지금까지의 전해에 반대되는 증거가 된다. $[Fe(cyclam)Cl]ClO_4$와 $[Fe(3,2,3-tet)(CH_3CN)_2](ClO_4)_2$는 일산화탄소와 반응해서 각기 낮은 스핀 여섯배위인 $[Fe(cyclam)Cl(CO)]ClO_4$ 와 $[Fe(3.2,3-tet)(CH_3CN)(CO)](ClO_4)_2$를 만든다.
The reaction of $cis-[Cr([14]-decane)(OH_2)_2]^+$ ([14]-decane = rac-5,5,7,12,12,14-hexamethyl-1,4,8,11-teraazacyclotetradecane) with auxiliary ligands {$L_a$ = benzoate(bz) or chlorobenzoate(cbz)} leads to a new compound $[Cr([14]-decane)(bz)_2]ClO_4$ or $[Cr([14]-decane)(cbz)_2]ClO_4$. These complexes have been characterized by a combination of elemental analysis, conductivity, IR and Vis spectroscopy, mass spectrometry, and X-ray crystallography. The crystal structure of $[Cr([14]-decane)(cbz)_2]^+$ was determined. The complex shows a distorted octahedral coordination environment with the macrocycle adopting a folded cis-V conformation. The angle $N_{axial}-Cr-N_{axial}$ deviates by $14.5^{\circ}$ from the ideal value of $180^{\circ}$for a perfect octahedron. The bond angle cis-O-Cr-O between the Cr(III) ion and the two carboxylate oxygen atoms of the monodentate p-chlorobenzoate ligands is close to 90$^{\circ}$. The FAB mass spectra of the $cis-[Cr([14]-decane)(La)_2]ClO_4$ display peaks due to the molecular ions $[Cr([14]-decane)(bz)_2-H]^\;,\;[Cr([14]-decane)(cbz)_2-2H]^$ at m/z 578, 646, respectively.
The reaction of cis-[Cr([14]-decane)$(OH)_2]^+$ ([14]-decane = rac-5,5,7,12,12,14-hexamethyl-1,4,8,11-teraazacyclotetradecane) with auxiliary ligands {$L_a$ = acetylacetonate (acac), oxalate (ox) or malonate (mal)} leads to a new cis-[Cr([14]-decane)(acac)]$(ClO_4)_2{\cdot}(1/2)H_2O\;(1),\;cis-[Cr([14]-decane)(ox)]ClO_4{\cdot}(1/2)H_2O\;(2)\;or\;cis-[Cr([14]-decane)(mal)]ClO_4{\cdot}(1/4)H_2O\;(3)$. These complexes have been characterized by a combination of elemental analysis, conductivity, IR and Vis spectroscopy, mass spectrometry, and X-ray crystallography. Analysis of the crystal structure of cis-[Cr([14]-decane)(acac)]$(ClO_4)_2{\cdot}(1/2)H_2O$ reveals that central chromium(III) has a distorted octahedral coordination environment and two acetylacetonate-oxygen atoms are bonded to the chromium(III) ion in the cis positions. The angle $N_{axial}-Cr-N_{axial}$ deviates by $11^{\circ}$ from the ideal value of $180^{\circ}$ for a perfect octahedron. The bond angle O-Cr-O between the chromium(III) ion and the two acetylacetonate-oxygen atoms is close to $90^{\circ}$. The bond lengths of Cr-O between the chromium and the acetylacetonate-oxygen atoms are 1.950(3) and 1.954(2) $\AA$. They are shorter than those between chromium and nitrogen atoms of the macrocycle. The IR spectra of 1, 2 and 3 display bands at 1560 {ν (C=O)}, 1710 {${\nu}_{as}$(OCO)} and 1660 $cm^{-1}$ {${\nu}_{as}$(OCO)} attributed to the acac, ox and mal auxiliary ligands stretching vibrations, respectively.
The reaction of cis-[Cr([14]-decane)(OH$_2)_2]^+$ ([14]-decane = rac-5,5,7,12,12,14-hexamethyl-1,4,8,11-teraazacyclotetradecane) with auxiliary ligands {$L_a$ = citrate(cit)} leads to a new dimeric complex cis-[{Cr([14]-decane)($\mu$-cit)}$_2](ClO_4)_2$. This binuclear complex has been structurally characterized by a combination of elemental analysis, conductivity, IR and Vis spectroscopy, mass spectrometry, and X-ray crystallography. Analysis of the crystal structure of cis-[{Cr([14]-decane)($\mu$-cit)})($_2]^+$ reveals that each chromium has a distorted octahedral coordination environment and citrato ligands are monodentate to the two chromium atoms via the carboxyl groups. For dimeric complex the bridging geometry is as follows: Cr$\ldots$Cr = 7.361 $\AA$; Cr-O(average) = 1.958 (8) $\AA$; Cr-N range = 2.108 (9)-2.147(9) $\AA$; N(1)-Cr-N(3) (equatorial position) = 98.0(4)$^{\circ}$; N(2)-Cr-N(4) (axial position) = 166.4(4)$^{\circ}$; O(1)-Cr-N(2) = 98.1(4)$^{\circ}$; O(3)-Cr-N(4) = 96.6(3)$^{\circ}$; O(1)-Cr-O(3) = 90.4$^{\circ}$. The FAB mass spectrum of the dimeric complex displays peak due to the molecular ions cis-[{Cr([14]-decane)($\mu$-cit)})($_2]^+$ at m/z 1053.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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