Studium teplotně citlivých porfyrinů a jejich supramolekulárních komplexů
| Název práce v češtině: | Studium teplotně citlivých porfyrinů a jejich supramolekulárních komplexů |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Study of thermoresponsive porphyrins and their supramolecular complexes |
| Klíčová slova: | porfyrin, spektroskopie nukleární magnetické rezonance (NMR), komplex hostitel-host, supramolekulární systémy |
| Klíčová slova anglicky: | porphyrin, nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, host-guest complexes, supramolecular complexes |
| Akademický rok vypsání: | 2014/2015 |
| Typ práce: | diplomová práce |
| Jazyk práce: | angličtina |
| Ústav: | Katedra makromolekulární fyziky (32-KMF) |
| Vedoucí / školitel: | RNDr. Hana Kouřilová, Ph.D. |
| Řešitel: | Mgr. Martin Hrubovský - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 21.09.2014 |
| Datum zadání: | 02.10.2014 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 27.11.2014 |
| Datum a čas obhajoby: | 20.06.2016 00:00 |
| Datum odevzdání elektronické podoby: | 18.05.2016 |
| Datum odevzdání tištěné podoby: | 13.05.2016 |
| Datum proběhlé obhajoby: | 20.06.2016 |
| Oponenti: | Mgr. Pavel Srb, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| Prostudování odborné literatury o problematice komplexů hostitel-host a NMR spektroskopie, sepsání rešerše.
Zvládnutí experimentálních a teoretických základů spektroskopie NMR. Použití experimentálních metod NMR spektroskopie pro studium komplexu hostitel-host vybraného derivátu porfyrinu a chirální molekuly pro různé teploty, různé molární poměry hostitel/host a různá rozpouštědla. Zpracování experimentálních dat a jejich interpretace za použití vhodného modelu. Vypracování diplomové práce. |
| Seznam odborné literatury |
| odborné články o dané problematice
H. Gunther, NMR spectroscopy: basic principles, concepts, and applications in chemistry, Second Edition, John Wiley & Sons, 1995 |
| Předběžná náplň práce |
| Porfyriny přitahují svými zajímavými vlastnostmi stále více pozornosti. Mohou tvořit komplexy s kationty kovů a s molekulami schopnými vázat se vodíkovými můstky. Ačkoliv porfyriny nejsou chirální, dokáží chiralitu detekovat [1] - princip je následující: vznikem komplexu se vlastnost chirality přenáší z chirální molekuly (host) na achirální molekulu porfyrinu (hostitel). Makrocyklus porfyrinu je aromatický a po vzniku komplexu mění tvar z planárního na sedlový, což je doprovázeno výraznou změnou barvy. Díky tomu se tak dají například určovat acidobazické rovnováhy nebo rozlišovat mezi metanolem a etanolem pouhým okem. Nová skupina porfyrinů, objevená našimi spolupracovníky z NIMS v Japonsku, navíc k těmto zajímavým vlastnostem ještě vykazuje chování podobné fázové separaci v polymerních roztocích: při pokojové teplotě jsou tyto porfyriny rozpuštěné, nad tzv. dolní kritickou rozpouštěcí teplotou (LCST) dochází k fázové separaci. Materiály reagující na vnější podněty mají, díky jejich schopnosti skokově měnit vlastnosti jako odpověď na malý vnější stimul, mnoho aplikací v biomedicíně a nanotechnologii. Většina známých materiálů vykazujících LCST jsou polymery [2]. Ačkoliv by obecně mohly být vyrobeny i nepolymerní materiály, zatím existuje jen málo malých molekul vykazujících LCST chování [3, 4]. Objev nových teplotně-citlivých porfyrinů by mohl kombinovat zajímavé vlastnosti porfyrinů a polymerů.
Spektroskopické metody, především nukleární magnetická rezonance (NMR), bude použita k charakterizaci termoresponzivního chování komplexů porfyrin-host, jejich stability, dynamiky a interakcí s rozpouštědlem. [1] Shundo, A., Labuta, J., Hill, J. P., Ishihara, S., Ariga K., J. Am. Chem. Soc. 131, 9494 (2009) [2] Tanaka, T., Phys. Rev. Lett. 40, 820 (1978) [3] Betancourt J. E., Rivera J. M., J. Am. Chem. Soc. 131, 16666 (2009) [4] Richards G. J., Labuta J., Hill J. P., Mori T., Ariga K., J. Phys. Chem. Lett. 1, 1336 (2010) |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
| Porphyrins have attracted a great deal of attention due to their many interesting properties. They can complex with metal cations and molecules capable of hydrogen bond formation, detect chirality [1] (upon complexation the chirality is transferred from the chiral molecule (guest) to the achiral porphyrin (host)) which makes them sensors of enantiomeric purity. The macrocyle is aromatic and upon complexation, it changes its shape from planar to the saddle-like, which is manifested by a significant change of colour. Thus they can be used in colorimetric visualization of acid-base equilibria or naked-eye discriminator of methanol from ethanol. A new group of porphyrins discovered by our collaborators at NIMS, Japan, in addition to these properties, exhibits property similar to phase separation in temperature-responsive polymer solutions - at room temperature these porphyrins are dissolved, above certain temperature (lower critical solution temperature (LCST)) phase separation occurs. Stimuli-responsive materials have found numerous applications in biomedicine and nanotechnology due to their ability to undergo large property changes triggered by a relatively small change in various external stimuli. Polymers represent majority of known substances that show the LCST phenomenon by undergoing a coil-globule transition [2]. Although, in principle, nonpolymeric assemblies could be developed to show this property, there are still only a few examples of small molecular systems with LCST [3, 4]. Design of novel temperature-sensitive porphyrins could combine their attractive features with properties and applications complementary to those of polymers.
Spectroscopic methods, mainly nuclear magnetic resonance (NMR), will be used to characterize the thermoresponsive behaviour of the porphyrin-guest complex, it's stability and interactions with the solvent. [1] Shundo, A., Labuta, J., Hill, J. P., Ishihara, S., Ariga K., J. Am. Chem. Soc. 131, 9494 (2009) [2] Tanaka, T., Phys. Rev. Lett. 40, 820 (1978) [3] Betancourt J. E., Rivera J. M., J. Am. Chem. Soc. 131, 16666 (2009) [4] Richards G. J., Labuta J., Hill J. P., Mori T., Ariga K., J. Phys. Chem. Lett. 1, 1336 (2010) |