4.3.2 絡合萃取的萃合物結構
早在1954年,Barrow和Yerger[10]在研究三乙胺的四氯化碳溶液或氯仿溶液萃取醋酸時,采用紅外光譜數據推證出(2:1)和(1:1)型的酸-胺絡合物的存在。他們發現第一個醋酸分子與胺形成(1:1)離子締合型萃合物后,其COO-基團中共軛的—C—O基團可以與第二個醋酸分子上的—OH基團以氫鍵締合,從而形成(2:1)萃合物,其結構如圖4-3所示。

圖4-3 醋酸與叔胺生成的(2:1)萃合物(HA)2B
其他研究者[11~14]對于另一些體系的研究結果也提出了類似的鍵合結構。Tamada等[15]的研究結果表明,對醋酸-三癸胺(四氯化碳)萃取體系的紅外光譜研究表明,絡合萃取中存在(3:1)結構的萃合物,如圖4-4所示。

圖4-4 醋酸與叔胺生成的(3:1)萃合物(HA)3B
此外,King等[5]提出二元酸與胺生成(1:2)和(2:2)萃合物的構型。圖4-5和圖4-6是富馬酸與叔胺生成萃合物的構型。

圖4-5 富馬酸與叔胺生成的(1:2)絡合物(HA)B2

圖4-6 富馬酸與叔胺生成的(2:2)絡合物(HA)2B2
研究者們還發現,在極性稀釋劑(用D表示)存在時,如果稀釋劑同絡合物之間有很強的相互作用時,可以出現如下的萃合物結構:
(4-8)
例如,對于醋酸-三乙胺(氯仿)體系,King等[16]的研究表明,當酸胺濃度配比達到一定程度時,可能生成如圖4-7所示的萃合物:

圖4-7 氯仿同(1:1)醋酸-三乙胺絡合物作用生成(1:1:1)型萃合物
從以上的研究結果可以看出,研究者們一般認為胺類絡合劑與待萃取極性有機物之間是以離子締合的形式鍵合的,而待萃取的極性有機物之間,以及待萃取極性有機物與稀釋劑之間的鍵合則是通過氫鍵締合作用實現的。
此后,Tamada等[15]對同一萃取體系進行紅外光譜分析的結果表明,羧酸基團上的質子通常是傳遞給胺類絡合劑的,從而形成一個由季銨陽離子與羧酸根陰離子組成的有機離子對,但是也會出現例外。戴猷元等[17~19]在研究胺類絡合劑負載有機羧酸的紅外光譜時發現,紅外譜圖中波數為1700~1780cm-1處出現的特征峰與波數為1550~1620cm-1處出現的COO-特征峰,在大多數情況下幾乎同時存在。為解釋這一現象,戴猷元等提出了胺類絡合劑萃取有機羧酸時形成(1:1)型萃合物的兩種結構,即如圖4-8所示的離子締合成鹽結構和圖4-9所示的氫鍵締合結構。

圖4-8 離子締合成鹽結構的(1:1)萃合物

圖4-9 氫鍵締合結構的(1:1)萃合物