Функціональні матеріали в аналітичній хімії. Лекція 1

1.

ФУНКЦІОНАЛЬНІ МАТЕРІАЛИ В
АНАЛІТИЧНІЙ ХІМІЇ
ЛЕКЦІЯ 1

2.

Основні поняття
Технологія
Наука
Матеріали
Функціональні
матеріали
Конструкційні
матеріали
Механічні
властивості
Деревина
Метали
Скло
Полімери

3. Функціональні матеріали

Функціональні матеріали – матеріали, що мають певний
рівень фізико-хімічних і механічних властивостей, що
у сукупності забезпечують використання цих
матеріалів за цільовим призначенням
Напівпровідники
Діелектрики
Надпровідники
Магнітні матеріали
Сорбційні матеріали
Оптичні матеріали
Електрооптичні матеріали

4.

Взаємозв’язок понять
Технологія
Створення
функціональних
матеріалів
Аналітична хімія – наука
про методи
вивчення
хімічного складу речовин,
матеріалів і природних
об'єктів, шляхи і засоби
забезпечення
достовірності результатів
аналізу
Дослідження
функціональних
матеріалів

5. Функціональні матеріали в аналітичній хімії

Матеріали
Метали, оксиди, солі
Властивості
Комплексоутворювальні
Органічні сполуки
Полімери
Композити
Сорбційні
Гібридні матеріали
Люмінесцентні
Біоматеріали
Електропровідні
Наноматеріали
Сенсорні
Оптичні
Методи
Спектроскопічні
Електрохімічні
Хроматографічні
Сорбційноспектроскопічні

6. Дендримери

От ствола исходят ветви,
На ветвях растут листы.
Нанодерево в пробирке
Можешь получить и ты!
Дендримери – багаторазово розгалужені каскадні
макромолекули, що є полімерами регулярної будови.
Містять центральне ядро, проміжні ланки будови та
зовнішні термінальні функціональні групи.

7. Генерації дендримерів

8. Ступінчатий контрольований синтез

NH3 + 3CH2=CHCO2CH3 →N(-CH2-CH2COCH3)3
N(-CH2CH2COCH3)3 + 3NH2CH2CH2NH2 → N(-CH2CH2CONHCH2CH2NH2)3 + 3CH3OH
• очистка - А - очистка - Б - очистка і т.д.

9. ДИВЕРГЕНТНИЙ ТА КОНВЕРГЕНТНИЙ СИНТЕЗ ДЕНДРИМЕРІВ

• Дивергентний:
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
X
X
X
Y
Y
Y
Y
Y
Y
• Конвергентний:
Y
Y
z
Y
Y
Y
+
z
Y
z
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
z
Y
+
z
Y
Y
z
Y
Y
Y
z
Y
Y

10.

Синтез дендримерів
(i)
заміщення
ядро
гілки
(ii)
конденсація
поверхн
я
(i)
(ii)
…
Macromolecules 1997, 7335, A.M. Caminade, J.P. Majoral et al.

11.

Синтез дендримерів*
*Синтезовано в Laboratoire de Chimie de Coordination,
Toulouse, France, проф. Жан П’єр Мажораль (Університет
ім. Поля Сабатьє, м. Тулуза, Франція), асп. М. Янчук,
проф. Воловенко Ю.М. (КНУ ім. Т. Шевченка),
Bd
Gd1

12. Будова і розміри

13.

Основні напрямки застосування дендримерів
Набули широкого використання як
люмінесцентні наномаркерів, а також при
створені нанореакторів та каталізаторів, у
фотохімії .
Здатні нести на собі різні агенти – від білкових
маркерів до флуоресцентних агентів.
Здатні до транспортування, зокрема, ліків до
клітин організму.

14.

Дослідження комплексоутворення Ga1
Pd/Ga1=2/1
Me
125
Gа1
Me
Me
R
100
Me
I
O
O P
N
S
N
75
S
O O
P
N
Me
N
50
S O
P O
O O
P
N
N
25
0
300
400
O
O
, nm
Спектри
збудження
та
флуоресценції
ацетонових розчинів Ga1 та його комплексу з Pd.
λex=362 нм, λem=446 нм.
N
O
O P N P
O
O
N N
Me
500
N
Me
P
S
N
Me
N
N
N
S
P O
O
Me
P S
O O
120
Me
Me
110
Me
max
I ex
I max
em
120
100
Pd/Ga1=2/1
100
90
80
80
0
2
CPd*105, mol/l
Залежність максимумів інтенсивностей спектрів збудження
та флуоресценції ацетонових розчинів Ga1 від концентрації
Pd. λex=362 нм, λem=446 нм.

15.

Дослідження комплексоутворення Gd0
140
100
90
80
100
max
I ex
I max
em
Gd0
120
Pd/Gd0= 6/1
70
80
60
60
0
3
6
Рис. 6. Залежність максимумів інтенсивностей спектрів
збудження та флуоресценції ацетонових розчинів Gd0 від
концентрації Pd(ІІ). λex=362 нм, λem=446 нм.
9
CPd*104mol/l
132
I max
em
max
I ex
108
128
104
Al/Gd0=1/1
124
100
120
0
2
4
6
CAl*104mol/l
8
10
Рис. 7. Залежність максимумів інтенсивностей
спектрів збудження та флуоресценції ацетонових
розчинів Gd0 від концентрації Al(ІІІ). λex=362 нм,
λem=446 нм.

16.

Склад комплексів металів з дендримерами першої та другої генерацій
M:R
Gd0
Ga1
Gd1
Pd(ІІ)
6:1
2:1
2:1
Ag(І)
6:1
1:1
1:1
Cd(ІІ)
1:1
1:1 , 4:1
1:1 , 4:1
Pt(IV)
Не досліджувалось
1:1
1:1
Al(III)
1:1
-
2:1
Fe(III)
1:1
-
2:1
Дендримери проявлять флуоресцентні властивості, що не змінюються в
присутності Cl-, SO42-, NO-3, KCl та H20;
В результаті комплексоутворення дендримерів з металами (Pd, Ag, Cd, Pt, Al, Fe)
інтенсивність флуоресценції зростає;
фосфоровмісний дендример II генерації Gd1, що містить у своєму складі N-N-P=S
і β-дикетонові функціональні групи, взаємодіє по N-N-P=S групі з металами, які
здатні утворювати стійкі аміно- та сульфокомплекси (Pd, Ag, Cd, Pt). Метали, що
утворюють стійкі оксокомплекси (Al, Fe), взаємодіють з дендримером через βдикетонові групи.