Name: sulfate separation by selective crystallization with a bis-iminoguanidinium ligand
Uploaded: 2016-09-08T13:00:00
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This work was supported by the U.S. Department of Energy, Office of Science, Basic Energy Sciences, Chemical Sciences, Geosciences, and Biosciences Division. We thank the University of North Carolina Wilmington for providing the seawater.

1. 합성 1,4- 벤젠 비스 (iminoguanidinium) 클로라이드 (BBIG-CL) <ol><li> 제자리 1,4- 벤젠 비스 (iminoguanidinium) 염화물 리간드 (BBIG-CL)의 합성 및 황산염과의 결정화에 <ol><li> 자기 교반 바가 장착 된 25 mL의 둥근 바닥 플라스크에 0.067 테레프탈 g 및 탈 이온수 10 ㎖에 aminoguanidinium 클로라이드의 0.5 M 수용액 2.2 mL를 추가. </li><li> 20 ℃에서 4 시간 동안 자기 적으로 교반 용액. 이 BBIG-CL의 약간 황색 ?...

<ol>
	<li>Langton, M. L., Serpell, C. J., Beer, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anion+Recognition+in+Water:+Recent+Advances+from+Supramolecular+and+Macromolecular+Perspective.">Anion Recognition in Water: Recent Advances from Supramolecular and Macromolecular Perspective.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 55, 1974-1987 (2016).</li><li>Busschaert, N., Caltagirone, C., Van Rossom, W., Gale, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+Supramolecular+Anion+Recognition.">Applications of Supramolecular Anion Recognition.</a> Chem. Rev. 115, 8038-8155 (2015).</li><li>Moyer, B. A., Custelcean, R., Hay, B. P., Sessler, J. L., Bowman-James, K., Day, V. W., Sung-Ok, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Case+for+Molecular+Recognition+in+Nuclear+Separations:+Sulfate+Separation+from+Nuclear+Wastes.">A Case for Molecular Recognition in Nuclear Separations: Sulfate Separation from Nuclear Wastes.</a> Inorg. Chem. 52, 3473-3490 (2013).</li><li>Kim, S. K., Lee, J., Williams, N. J., Lynch, V. M., Hay, B. P., Moyer, B. A., Sessler, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bipyrrole-Strapped+Calix[4]pyrroles:+Strong+Anion+Receptors+That+Extract+the+Sulfate+Anion.">Bipyrrole-Strapped Calix[4]pyrroles: Strong Anion Receptors That Extract the Sulfate Anion.</a> J. Am. Chem. 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Growth Des. 11, 2702-2706 (2011).</li><li>Custelcean, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Urea-Functionalized+Crystalline+Capsules+for+Recognition+and+Separation+of+Tetrahedral+Oxoanions.">Urea-Functionalized Crystalline Capsules for Recognition and Separation of Tetrahedral Oxoanions.</a> Chem. Commun. 49, 2173-2182 (2013).</li><li>Custelcean, R., Sloop, F. V., Rajbanshi, A., Wan, S., Moyer, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sodium+Sulfate+Separation+from+Aqueous+Alkaline+Solutions+via+Crystalline+Urea-Functionalized+Capsules:+Thermodynamics+and+Kinetics+of+Crystallization.">Sodium Sulfate Separation from Aqueous Alkaline Solutions via Crystalline Urea-Functionalized Capsules: Thermodynamics and Kinetics of Crystallization.</a> Cryst. Growth Des. 15, 517-522 (2015).</li><li>Custelcean, R., Williams, N. J., Seipp, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aqueous+Sulfate+Separation+by+Crystallization+of+Sulfate-Water+Clusters.">Aqueous Sulfate Separation by Crystallization of Sulfate-Water Clusters.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 54, 10525-10529 (2015).</li><li>Custelcean, R., Williams, N. J., Seipp, C. A., Ivanov, A. S., Bryantsev, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aqueous+Sulfate+Separation+by+Sequestration+of+[(SO4)(H2O)4]4-+Clusters+within+Highly+Insoluble+Imine-Linked+Bis-Guanidinium+Crystals.">Aqueous Sulfate Separation by Sequestration of [(SO4)(H2O)4]4- Clusters within Highly Insoluble Imine-Linked Bis-Guanidinium Crystals.</a> Chem. Eur. J. 22, 1997-2003 (2016).</li><li>Khownium, K., Wood, S. J., Miller, K. A., Balakrishna, R., Nguyen, T. B., Kimbrell, M. R., Georg, G. I., David, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+Endotoxin-Sequestering+Compounds+with+Terephthaldehyde-bis-guanylhydrazone+Scaffolds.">Novel Endotoxin-Sequestering Compounds with Terephthaldehyde-bis-guanylhydrazone Scaffolds.</a> Bioorg. Med. Chem. Lett. 16, 1305-1308 (2006).</li><li>Pecharsky, V. K., Zavalij, P. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fundamentals of Powder Diffraction and Structural Characterization of Materials. , (2005).</li><li>Goldenberg, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Principles of NMR Spectroscopy: An Illustrated Guide. , (2016).</li></ol>

이 기법은 매우 강력하게 기입 절차에 많은 편차가 아니라 저항성이다. 따라야하지만 두 가지 중요한 단계가 있습니다. 우선, BBIG-CL 리간드 가능한 순수 할 필요가있다. 불순물만을 결정화하고, 생성 된 황산염의 용해도에 영향을 미치지 않을 것, 또한 어려운 용액으로부터 정량 황산 제거를 위해 필요한 양을 계산하게된다. 이 기술은 미묘한 변화에 매우 민감 할 수 있기 둘째, β 액체 섬광 카운?...

경쟁 수용액에서 친수성 oxoanions (예를 들어, 황산염, 크롬 산염, 인산염)의 선택적 분리 환경 개선에 관련성, 에너지 생산, 인간의 건강에 근본적인 도전을 나타냅니다. 1,2 황산을 특히 물에서 인해 추출하기 어려운 그 고유의 자기 저항은 수화 영역을 흘리다 덜 극성 환경으로 마이그레이션 할 수 있습니다. 3 수성 황산 추출을보다 효율적으로 만들기 일반적으로 합성 종종 독성 시약 및 용매를 포함, 정화 어렵고 지루한 복잡한 수용체를 필요로합니다. 4,5 선택적 결정화가 물에서 분리 황산염 할 수있는 간단하면서도 효과적인 대안을 제공합니다. 6-9 등 바 2 +, 납 2+, 또는 라 2+ 형태로 매우 불용성 황산 염과 같은 일부 금속 양이온, 황산 분리에서의 사용은 항상 실제 아니지만 그들의 높은 toxi에도시 때로는 낮은 선택도. 황산 침전제로 유기 리간드를 사용하는 유기 분자 특성 설계 구조적 다양성과 가공성을 활용합니다. 수성 황산 결정화를위한 이상적인 유기 리간드는 수용성 아직 상대적으로 짧은 시간에 그리고 경쟁 이온의 높은 농도의 존재 하에서 불용성 페이트 염 또는 복합체를 형성한다. 또한, 합성 및 재활용이 용이해야한다. 그러한 리간드, 1,4- 벤젠 비스 (iminoguanidinium) (BBIG) 자기 조립 개의 시판 전구체 테레프탈 및 aminoguanidinium 클로라이드 시츄 최근 수성 황산 분리에 매우 효과적인 것으로 밝혀졌다. 10 리간드 수용성 염화물 형태이며, 선택적으로 쉽게 간단한 여과에 의해 용액으로부터 제거 될 수있는 매우 불용성 염으로 황산 결정화된다. BBIG 리간드는 다음과 탈 양성자하여 복구 할 수 있습니다queous NaOH를 다른 분리 사이클에서 다시 수성 HCl과 염화 형태로 변환하고 재사용 할 수있는 중립 비스 iminoguanidine의 결정화. 물 황산을 제거하는이 리간드의 효능은 용액에 남아 황산 농도를 모니터링하는 음이온 미량의 정확한 측정을 할 수있는보다 진보 된 기술을 요구하는 더 이상 사소한 작업이되도록 크다. 이를 위해 β 액체 섬광 계수와 함께 방사성 35 S 황산 트레이서 기법은 일반적으로 액체 - 액체 추출 분리하여 이용하고, 최근 모니터링 황산 결정화 효과적인 것으로 입증 채용 하였다. (8) 이 프로토콜은 현장 상기 BBIG 리간드의 합성과 수용액에서 황산 염으로 결정화에서 하나의 냄비를 보여줍니다. 리간드 (11)의 전 현장 합성도 공동으로 제공됩니다사용할 준비가 될 때까지, 결정 형태로 저장 될 수 BBIG-CL 많은 양의 생산 nvenient 방법. 이전에 조제한 BBIG-CL 리간드를 이용하여 해수로부터 제거 황산염 다음 설명된다. 마지막으로, 35 S 표지 황산 해수 황산 농도를 측정 β 액체 섬광 계수의 사용을 입증한다. 이 프로토콜은 수성 음이온 분리를위한 선택적 결정화의 사용을 탐험에 크게 관심이있는 사람들에 대한 자습서를 제공하기위한 것입니다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="740">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Terephthalaldehyde</td>
			<td style="width:92px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">T2207</td>
			<td style="width:313px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Aminoguanidinium Chloride</td>
			<td style="width:92px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">#396494</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sodium Sulfate</td>
			<td style="width:92px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">#239313</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Barium Chloride</td>
			<td style="width:92px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">#342920</td>
			<td>Highly Toxic</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ethanol</td>
			<td style="width:92px;">Any</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Reagent Grade (190 proof)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sodium Hydroxide</td>
			<td style="width:92px;">EMD</td>
			<td style="width:119px;">SX0590-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Hydrochloric Acid</td>
			<td style="width:92px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">#258148</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Filter Paper</td>
			<td style="width:92px;">Any</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td>Any qualitative or analytical filter paper will work</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Syringe Filter (0.22 um)</td>
			<td style="width:92px;">Any</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td>Nylon filter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">35S Labeled Sulfate</td>
			<td style="width:92px;">Perkin Elmer</td>
			<td style="width:119px;">NEX041005MC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Ultima Gold Scintillation Cocktail</td>
			<td style="width:92px;">Perkin Elmer</td>
			<td style="width:119px;">#6013329</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Polypropylene Vials&#160;</td>
			<td style="width:92px;">Any</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Disposable Syringe (2-3 mL)</td>
			<td style="width:92px;">Any</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td>Any disposable plastic syringe works</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

sulfate separation by selective crystallization with a bis-iminoguanidinium ligand

A simple and effective method for selective sulfate separation from aqueous solutions by crystallization with a bis-guanidinium ligand, 1,4-benzene-bis(iminoguanidinium) (BBIG), is demonstrated. The ligand is synthesized as the chloride salt (BBIG-Cl) by in situ imine condensation of terephthalaldehyde with aminoguanidinium chloride in water, followed by crystallization as the sulfate salt (BBIG-SO4). Alternatively, BBIG-Cl is synthesized ex situ in larger scale from ethanol. The sulfate separation ability of the BBIG ligand is demonstrated by selective and quantitative crystallization of sulfate from seawater. The ligand can be recycled by neutralization of BBIG-SO4 with aqueous NaOH and crystallization of the neutral bis-iminoguanidine, which can be converted back into BBIG-Cl with aqueous HCl and reused in another separation cycle. Finally, 35S-labeled sulfate and &#946; liquid scintillation counting are employed for monitoring the sulfate concentration in solution. Overall, this protocol will instruct the user in the necessary skills to synthesize a ligand, employ it in the selective crystallization of sulfate from aqueous solutions, and quantify the separation efficiency.

BBIG-SO 4 (도 1)의 분말 X 선 회절 패턴은 결정화 된 고체의 ID 명백한 확인을 허용한다. 기준 한 대 얻어진 패턴을 비교할 때, 피크 강도가 피크 위치보다 중요하다. 기준에 표시된 모든 강한 피크가 얻어진 샘플에 존재해야한다. 기준 패턴 결석 샘플 강한 피크의 출현은 불순물의 존재를 나타낸다. 1 ...

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Sulfate Separation by Selective Crystallization with a Bis-iminoguanidinium Ligand

비스 (iminoguanidinium) 리간드와 황산의 선택적 분리에서의 이용 현장 수성 합성을위한 프로토콜은 제공됩니다.

비스 - iminoguanidinium의 리간드 선택적 결정화에 의한 황산염 분리

A simple and effective method for selective sulfate separation from aqueous solutions by crystallization with a bis-guanidinium ligand, ...

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