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Acido 3,4-piridindicarbossilicoè un solido da incolore a leggermente giallo, comunemente sotto forma di cristalli o polveri. Il suo numero CAS è 490-11-9, con la formula molecolare C7H5NO4. Ha una certa solubilità in acqua e può formare una soluzione con acqua. Può anche essere sciolto in alcuni solventi organici. La struttura cristallina appartiene al sistema monoclino. I suoi parametri reticolari possono essere determinati con metodi come la diffrazione dei raggi X. Avendo due gruppi carbossilici, può autodissociarsi per produrre ioni idrogeno e regolare il pH in soluzione. Le proprietà ottiche sono legate alla loro struttura. Ha una banda di assorbimento nella regione spettrale dell'ultravioletto e può essere caratterizzata in base allo spettro di assorbimento. Le proprietà termiche possono essere caratterizzate da tecniche come l'analisi termogravimetrica (TGA). Durante il processo di riscaldamento, può subire decomposizione, disidratazione o altre reazioni. Alcuni usi comuni negli agenti complessanti dei metalli, ma queste applicazioni dimostrano la loro importanza nella catalisi, nelle sonde fluorescenti, nei materiali elettrochimici e nei polimeri di coordinazione dei metalli.
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Formula chimica |
C7H5NO4 |
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Messa esatta |
167 |
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Peso Molecolare |
167 |
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m/z |
167 (100.0%), 168 (7.6%) |
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Analisi elementare |
C, 50.31; H, 3.02; N, 8.38; O, 38.29 |
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Acido 3,4-piridindicarbossilico, come reagente per la determinazione degli ioni rame, ha un'ampia gamma di applicazioni nell'analisi chimica, nel monitoraggio ambientale, nella scienza dei materiali, nella biomedicina e in altri campi.
1. Nel campo delle analisi chimiche
Nel campo dell'analisi chimica, è ampiamente utilizzato per la determinazione quantitativa degli ioni rame grazie alla sua capacità di formare complessi stabili con gli ioni rame. Questo metodo di misurazione presenta i vantaggi di facilità d'uso, elevata sensibilità e buona selettività ed è uno dei metodi comunemente utilizzati nell'analisi chimica.
(1) Analisi quantitativa:
Misurando l'intensità del colore (come l'assorbanza) del complesso formato tra la sostanza e gli ioni rame, è possibile ottenere l'analisi quantitativa degli ioni rame. Questo metodo è applicabile a vari campioni contenenti rame, comprese soluzioni acquose, campioni solidi e campioni biologici.
(2) Ricerca sulla cinetica di reazione:
Anche lo studio della cinetica delle reazioni di complessazione con ioni rame è un'area importante nel campo dell'analisi chimica. Studiando parametri come la velocità di reazione e il meccanismo di reazione, possiamo acquisire una comprensione più profonda delle leggi intrinseche delle reazioni di complessazione e fornire basi teoriche per ottimizzare i metodi di misurazione.
2. Campo di monitoraggio ambientale
Nel campo del monitoraggio ambientale, il contenuto di ioni rame è uno degli indicatori importanti per valutare il grado di inquinamento dei mezzi ambientali come l'acqua e il suolo. Come reagente per la determinazione degli ioni rame, ha i seguenti usi nel monitoraggio ambientale:
(1) Monitoraggio dell'acqua:
Utilizzandolo per misurare il contenuto di ioni rame nei corpi idrici, è possibile valutare il grado di inquinamento dell'acqua, fornendo basi scientifiche per la protezione e la gestione delle risorse idriche. Allo stesso tempo, questo metodo può essere utilizzato anche per monitorare il contenuto di ioni rame nelle acque reflue industriali, nelle acque reflue domestiche e in altre fonti di scarico per prevenire l'inquinamento ambientale.
(2) Monitoraggio del suolo:
Anche il contenuto di ioni rame nel suolo è un indicatore importante per valutare il grado di inquinamento del suolo. Misurando il contenuto di ioni rame nel suolo, è possibile comprendere lo stato di inquinamento del suolo, fornendo supporto dati per la bonifica e il trattamento del suolo. Come reagente per la determinazione degli ioni rame, ha anche ampie prospettive di applicazione nel monitoraggio del suolo.
3. Campo della scienza dei materiali
Nel campo della scienza dei materiali, gli ioni rame svolgono un ruolo importante nella corrosione dei materiali metallici, nella preparazione di catalizzatori e nella sintesi di nuovi materiali. Come reagente per la determinazione degli ioni rame, ha i seguenti usi nella scienza dei materiali:
(1) Ricerca sulla corrosione:
Misurando il contenuto di ioni rame sulla superficie dei materiali metallici o nelle soluzioni, è possibile valutare il grado di corrosione dei materiali, fornendo supporto dati per il trattamento anti-corrosione dei materiali. Come reagente per la determinazione degli ioni rame, ha un importante valore applicativo nella ricerca sulla corrosione.
(2) Preparazione del catalizzatore:
Gli ioni rame sono spesso utilizzati come componenti attivi o additivi nel processo di preparazione dei catalizzatori. Misurando il contenuto di ioni rame nel catalizzatore, è possibile comprenderne la composizione e le prestazioni, fornendo indicazioni per l'ottimizzazione e la modifica del catalizzatore. Come reagente per la determinazione degli ioni rame, ha anche ampie prospettive di applicazione nel campo della preparazione dei catalizzatori.
4. Campo biomedico
In campo biomedico, gli ioni rame svolgono importanti funzioni fisiologiche negli organismi, come la partecipazione alle reazioni catalitiche degli enzimi e il mantenimento della normale funzione del sistema nervoso. Tuttavia, un eccesso di ioni rame può causare danni anche agli organismi viventi. Pertanto, la misurazione del contenuto di ioni rame nei campioni biologici è di grande importanza per valutare lo stato di salute e la diagnosi delle malattie degli organismi. Come reagente per la determinazione degli ioni rame, ha i seguenti usi in campo biomedico:
(1) Analisi del sangue:
Misurando il contenuto di ioni rame nel sangue, è possibile valutare lo stato del metabolismo del rame nel corpo umano, fornendo dati di supporto per la diagnosi e il trattamento dei disturbi del metabolismo del rame.
(2) Analisi del campione organizzativo:
Nella ricerca biomedica è spesso necessario analizzare il contenuto di ioni rame nei campioni di tessuto per comprenderne la distribuzione e il metabolismo nell'organismo. Come reagente per la determinazione degli ioni rame, può essere utilizzato per la determinazione del contenuto di ioni rame nei campioni di tessuto, fornendo un importante supporto dati per la ricerca biomedica.
Campo di ricerca della chimica supramolecolare
I due gruppi carbossilici nella molecola 3,4-PDCA contengono atomi di ossigeno e l'atomo di azoto sull'anello piridinico ha anche elettroni a coppia solitaria, che possono agire come donatori di elettroni per formare legami di coordinazione con gli ioni metallici. Selezionando ioni metallici appropriati, è possibile costruire sistemi supramolecolari metallo-organici con strutture e funzioni specifiche. In questo studio, BaCl ₂ · 2H ₂ O e il ligando acido 3,4-piridinedioico hanno reagito in condizioni solvotermiche per formare il complesso [Ba ₂ (pdc) ₂ (H ₂ O) ∝] ₙ (H ₂ pdc=3,4-acido piridinedioico). I cristalli generati sono stati caratterizzati mediante raggi X-a cristallo singolo, analisi elementare e FT-IR. I risultati hanno mostrato che Ba ¹ e Ba ² hanno adottato rispettivamente le configurazioni geometriche di un antiprisma quadrato attorcigliato a otto coordinate e di un prisma quadrato a doppia calotta a dieci coordinate. L'intero pdc ² ⁻ fungeva da ligando a ponte a quattro denti che collegava quattro diversi atomi di Ba (II) per formare una struttura di rete bidimensionale, e i legami idrogeno OH... N legavano insieme la rete bidimensionale per formare una struttura tridimensionale. Questo sistema supramolecolare metallo-organico non solo ha una struttura unica, ma mostra anche una buona fluorescenza e stabilità termica, che possono avere un potenziale valore applicativo in campi quali materiali fluorescenti e materiali ottici.
Partecipa al processo di autoassemblaggio supramolecolare-
L'autoassemblaggio sopramolecolare-si riferisce al processo in cui le molecole formano spontaneamente strutture ordinate attraverso interazioni non covalenti. Gli anelli carbossilico e piridinico nelle molecole 3,4-PDCA possono autoassemblarsi con altre molecole attraverso interazioni non covalenti come i legami idrogeno e le interazioni π - π. Ad esempio, i gruppi carbossilici possono formare legami idrogeno e gli anelli piridinici possono subire interazioni di impilamento π - π, che insieme guidano l'auto-assemblaggio delle molecole in aggregati supramolecolari con strutture e funzioni specifiche. Queste strutture supramolecolari hanno un potenziale significativo per applicazioni nei nanomateriali, nel rilascio controllato di farmaci, nei sensori e in altri campi. Ad esempio, i nanofili formati mediante auto-assemblaggio possono essere utilizzati come elementi costitutivi di nanodispositivi elettronici, i nanotubi possono essere utilizzati per la somministrazione di farmaci e la separazione molecolare, mentre i gel possono essere utilizzati come materiali intelligenti per sistemi di rilascio controllato dei farmaci. Il processo di autoassemblaggio supramolecolare- è spontaneo e reversibile e può essere regolato mediante un semplice trattamento con soluzioni o stimoli esterni come temperatura, pH, luce, ecc. per controllare le proprietà del processo di auto{16}}assemblaggio e della struttura supramolecolare. L'autoassemblaggio supramolecolare che coinvolge 3,4-PDCA fornisce un metodo semplice ed efficace per preparare nuovi materiali funzionali.
Il metodo di sintesi specifico diAcido 3,4-piridindicarbossilico:
(1) Mettere 750 g (5,55 mol) di acido solforico concentrato e 1,4 g (0,175 mol) di selenio in polvere in un pallone a quattro-collo e scaldarlo. Il pallone è dotato di un agitatore, di un termometro, di un cilindro contagocce e di un grande tubo di uscita del gas. Una volta che la temperatura raggiunge i 275 gradi Celsius, il selenio viene sciolto in acido solforico concentrato.
Sciogliere 1 g (0,125 mol) di polvere di selenio in 50 g (0,37 mol) di acido solforico, riscaldare brevemente a 275 gradi e scioglierlo in 550 g (4,08 mol) di soluzione di isochinolina con 129,2 g (1 mol) dopo raffreddamento a temperatura ambiente Combinare con acido solforico, gocciolare nell'acido solforico con un contagocce, mantenere la temperatura del processo di reazione a 270-280 gradi.
Durante la realizzazione, il vapore acqueo e l'anidride solforosa passano attraverso il tubo di scarico dei gas e vengono estratti mediante una pompa a getto d'acqua attraverso un imbuto posto superiormente.
Dopo circa 2 l/2 ore, tutta la soluzione venne aggiunta goccia a goccia e la temperatura fu mantenuta tra 270 - 280 gradi per un'altra ora. Dopo aver raffreddato il composto a temperatura ambiente, aggiungere 400 ml di acqua, aggiungere 5 g di carbone attivo e cuocere per qualche minuto.
Il selenio e il carbone attivo sono stati filtrati e la soluzione giallo-arancione- raffreddata è stata attentamente regolata a pH 1,5 con ammoniaca concentrata.
(2) Un pallone a quattro colli da 1 litro dotato di imbuto contagocce, agitatore meccanico, termometro, imbuto in tessuto con carta vetrata e pompa a getto d'acqua per indurre l'inalazione del gas.
Porre 1,68 g di selenio nero in 46 mL di soluzione concentrata e scaldare. H2SO4, Una soluzione gialla quasi trasparente. Quindi, sotto vigorosa agitazione e raffreddamento, 218 g di isochinolina (1,68 moli) furono aggiunti goccia a goccia a 925 g di concentrato in una beuta conica. Acido solforico (503 ml).
Unisci insieme le due soluzioni così preparate. Successivamente, 2,35 g di selenio nero sono stati sciolti in una concentrazione di 1260 g nel suddetto recipiente di reazione e H2SO4 è stato agitato a 270 gradi C. Dopo la comparsa di una soluzione gialla limpida, riscaldare fino a 280 gradi C e aggiungere goccia a goccia la soluzione di isochinolina di acido solforico entro 2,5 ore. Il volume del liquido nel pallone rimane sostanzialmente invariato e la temperatura interna non deve essere inferiore a 265 gradi C (per la conservazione locale).
Dopo l'aggiunta, mescolare a 270-280 gradi C per 1,25 ore per ridurre il volume del solvente a circa 500 ml, quindi raffreddare la miscela a temperatura ambiente e mescolare il liquido simile allo sciroppo marrone in 660 ml di H O.
Aggiungere 10 grammi di carbone attivo alla soluzione ottenuta e scaldare a 80 gradi C. Dopo aver estratto il carbone attivo, aggiungere l'ammoniaca concentrata alla soluzione limpida, regolare il pH a 1,5-2, conservare in frigorifero per 10 ore, filtrare i cristalli marrone chiaro, sospenderli in 500 ml di acqua distillata fredda e filtrare nuovamente.
Essiccare l'acido ottenuto in un forno a convezione a 110 gradi Celsius. Finalmente,Acido 3,4-piridindicarbossilicoè stato ottenuto. Produzione: 210 grammi (75% del teorico). Ricristallizzazione: Acqua. Il punto di fusione è 250-257 gradi.
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