Фторсодержащие бета-дикарбонильные бензогетероциклические соединения для экологического анализа биозагрязнителей
Выбор объектов изучения среди аналитических реагентов с оптимальным комплексом свойств, определяющих перспективы их дальнейшего практического использования. Анализ комплексообразования полученных комплексонов с лантанидами и ионами других металлов.
| Рубрика | Химия |
| Вид | автореферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.04.2018 |
| Размер файла | 453,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
На правах рукописи
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата
химических наук
ФТОРСОДЕРЖАЩИЕ в-ДИКАРБОНИЛЬНЫЕ БЕНЗОГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЛЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА БИОЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ
КОСТРЮКОВА Т.С.
Москва 2011
Диссертационная работа выполнена на кафедре общей и аналитической химии ГОУ ВПО «Московский государственный областной университет» и в отделе микроанализа Федерального государственного унитарного предприятия “Государственный научно-исследовательского институт биологического приборостроения” МЗ РФ
Научный руководитель: доктор химический наук, профессор Васильев Николай Валентинович
Официальные оппоненты: доктор химический наук, профессор Мартынов Борис Иванович кандидат химических наук, доцент Румянцева Валентина Дмитриевна
Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский педагогический государственный университет»
Защита диссертации состоится 22 марта в ____ часов на заседании Диссертационного Совета Д 212.155.13 при Московском государственном областном университете по адресу: 141014, Московская обл., г. Мытищи, ул. Веры Волошиной, д. 24, 628 ауд.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного областного университета.
Отзывы на автореферат, заверенные печатью учреждения, просим присылать по адресу: Диссертационный Совет Д 212.155.13 при Московском государственном областном университете по адресу: 141014, Московская обл., г. Мытищи, ул. Веры Волошиной, д. 24, 627а ауд.
Автореферат разослан
Ученый секретарь Диссертационного Совета доктор биологических наук Снисаренко Т.А.
1. Общая характеристика работы
Актуальность исследований.
Обнаружение опасных биологических загрязнителей - прионов, вирусов, риккетсий, бактерий, грибов, простейших и других биологических инфекционных загрязнителей, а также токсинов у инфицированных людей, животных, растений, в объектах окружающей среды следует рассматривать как важный элемент системы обеспечения экологической безопасности. Одно из основных направлений анализа, наиболее интенсивно развивающееся последние годы, это иммунофлуоресцентный анализ (ФИА), в основе которого находится регистрация реакций биоспецифического взаимодействия люминесцирующими реагентами - маркерами. На первоначальных этапах развития в различных вариантах флуоресцентного иммуноанализа применялись олигобензоциклические и гетероциклические соединения, которые относятся к ряду ксантена, нафталина, антрацена, пирена, кумарина, порфирина и т.д. Многие из них успешно используются и в настоящее время. Наибольшее значение в последние десятилетия получили методы ФИА, основанные на использовании комплексов металлов. Среди них наиболее известны порфириновые комплексы благородных металлов (Pt, Pd), и комплексы лантанидов (Eu, Tb, Sm, и т.д.). Существенным преимуществом этих реагентов являются большие времена жизни в возбужденном состоянии (0,04-1,0 мс), что позволяет реализовать методики регистрации флуоресценции с временной задержкой и исключить фоновое влияние биологического материала проб (белка) и материалов подложки (пластика планшета). В результате пороговый уровень детекции люминесцентных меток повышается в 100-1000 раз. Аналитические методы, основанные на применении лантанидных комплексов сгруппированы в методе ЛИФА - лантанидом иммунофлуоресцентном анализе, технологии которого базируются на детектировании комплексов фторированных в-дикетонов с лантаноидом. Наиболее часто используются комплексы Eu3+. В настоящее время чувствительность методик ЛИФА достигает 10-14 моль/л, однако для многих целей экологического анализа даже такая чувствительность не является удовлетворительной. В частности, многие патогены, токсины, а также и абиотические экотоксиканты представляют опасность и в меньших концентрациях, особенно при продолжительных воздействиях. Таким образом создание новых эффективных комплексообразующих реагентов ряда фторированных в-дикетонов, увеличивающих чувствительность экологического анализа биологических загрязнителей, является актуальным. Актуальность темы исследования проистекает из следующих причин. Во-первых, для практического использования люминесцентных методик в экологическом анализе целесообразным является применение дешевых источников возбуждения, что может быть достигнуто при реализации методик с применением хромофоров с длинноволновым возбуждением (360-400 нм). Метки, содержащие такие хромофоры, в методе ЛИФА и других люминесцентных методиках с временной задержкой разработаны недостаточно. Во-вторых, целесообразно увеличить устойчивость комплексов Eu3+ в сравнении с используемыми в настоящее время (10-7 М-1), что должно привести к симбатному увеличению чувствительности экологического анализа. В-третьих, диссоциативные варианты иммунофлуоресцентного анализа, в частности реализованный в клиниках метод «Delfia», предполагают использование стадии перекомплексообразования ионов лантаноидов и не пригодны для многих методик прямого мечения и, в том числе, для мультикомпонентного определения экотоксикантов в одной пробе. В связи с этим перспективна разработка реагентов, имеющих возможность для последующего конъюгирования с белковыми молекулами посредством активных функциональных групп, отделенных от хромофорной части специальной инертной "ножкой" - спейсером. Эти же реагенты могут стать чрезвычайно полезными для создания флуоресцирующих частиц нанопараметрового размера.
Настоящая работа посвящена разработке фторсодержащих в-дикарбонильных бензогетероциклических соединений как аналитических реагентов, которые могут использоваться в экологическом анализе биологических загрязнителей.
Целью настоящего исследования является разработка фторсодержащих в-дикарбонильных бензогетероциклических реагентов, удовлетворяющих требованиям современного иммунофлуоресцентного анализа биозагрязнителей.
В соответствии со сформулированной целью в работе были поставлены следующие задачи:
1. На основе обзора литературных сведений, касающихся современного состояния люминесцентного анализа, выбрать объекты изучения среди аналитических реагентов с оптимальным комплексом свойств, определяющих перспективы их дальнейшего практического использования.
2. Исходя из анализа литературы, а также экспериментально, определить оптимальные условия получения фторсодержащих в-дикарбонильных бензогетероциклических соединений, осуществить синтез известных ранее и новых представителей этого ряда. Изучить особенности их строения и физико-химические свойства.
3. Изучить комплексообразование полученных комплексонов с лантанидами и ионами других металлов, представляющих интерес в экологическом плане, оценить люминесцентно-спектральные свойства образующихся комплексов. Разработать методы получения фторсодержащих в-дикарбонильных бензогетероциклических синтонов, имеющих активные функциональные группы, пригодные для создания флуоресцирующих наночастиц и для введения в белковые молекулы.
4. Провести мечение белковых молекул фторсодержащими в-дикарбонильными бензогетероциклическими соединениями и оценить возможности использования полученных конъюгатов для иммунофлуоресцентного анализа биоспецифических взаимодействий.
5. Разработать методы получения флуоресцирующих частиц нанопараметрового размера на основе ковалентного и сорбционного принципов введения разрабатываемых флуорогенов или их комплексов. Оценить люминесцентно-спектральные свойства дисперсий наночастиц, выбрать наиболее перспективные из них для последующего мечения белковых молекул. Определить возможности конъюгации разрабатываемых наночастиц с белками и их применимость для целей иммунофлуоресцентного анализа биологических загрязнителей.
Научная новизна результатов исследований.
1. В результате систематического изучения реакций конденсации, приводящих к получению фторированных бензо- и дибензогетероциклических 1,3-дикарбонильных соединений, оптимизированы методики получения ранее известных соединений, а также получены новые представители тетракетонов, дикетоэфиров и тетракетодиэфиров этого ряда.
2. Изучение люминесцентно-спектральных свойств и процессов комплексообразования показало, что большинство из изученных веществ образует стабильные, длительно люминесцирующие комплексы с европием, сравнимые или превышающие по своим характеристикам комплексы применяющегося в практике реагента - 2-нафтоилтрифторацетона (НТА). Полученные реагенты имеют, как правило, длинноволновые максимумы возбуждения - 360-395 нм. При этом комплексы дибензогетероциклических соединений люминесцируют несколько более интенсивно, чем комплексы бензогетероциклических соединений, однако и те и другие перспективны в качестве реагентов в иммунофлуоресцентном анализе с временным разрешением.
3. Предпринятое исследование влияния фосфорсодержащих синергистов на люминесценцию изучаемых комплексов и ее устойчивость во времени показало, что все изученные синергисты менее эффективны в сравнении с триоктилфосфиноксидом (ТОФО). Более объемный синергист трифенилфосфиноксид (ТФФО) менее эффективен, однако препятствует медленно развивающимся процессам стейкинг-взаимодействия плоских бензогетероциклических лигандов, в результате чего люминесценция комплексов в его присутствии падает медленно.
4. Разработка методов получения наночастиц ковалентным введением флуорогенов в матрицы и сорбционными способами привела к получению активно флуоресцирующих дисперсий частиц нанопараметрового размера, содержащих флуорогены ряда фторсодержащих в-дикарбонильных бензогетероциклических соединений. При изучении методов допирования по сорбционному механизму удалось получить более перспективные нанодисперсии на основе поливинилкарбазола и полистирол-дивинилбензола.
5. При апробации разработанных конъюгатов показана возможность проведения иммуноанализа в системе кроличья сыворотка - антиIgG кролика, меченного наночастицами, при этом надежно регистрируется люминесцентный сигнал при определении IgG в концентрации 2х10-13 г/мкл.
Практическое значение результатов исследований.
Разработаны препаративные методы получения ряда фторированных бензо- и дибензогетероциклических 1,3-дикарбонильных соединений, которые могут находить применения в различных вариантах иммунофлуоресцентного анализа.
Маркированием белковых молекул стрептавидина и иммуноглобулина получены новые реагенты для иммунофлуоресцентного анализа биоспецифических взаимодействий, содержащие фторированные в-дикарбонильные бензогетероциклические соединения.
Результаты иммуноанализа холерного токсина, проведенного с захватывающими антителами, находящимися на поверхности микрочастиц, нагруженных комплексом копропорфирина с Pt (II) (Pt-КП), и проявлением иммунокомплекса с биотинилированными антителами стрептавидином, меченым комплексом Eu, показывают применимость разработанных меток для обнаружения биозагрязнений в экологическом анализе.
Основные положения, выносимые на защиту:
На защиту выносится совокупность сведений по методам получения фторированных бензо- и дибензогетероциклических 1,3-дикарбонильных соединений.
Результаты изучения люминесцентно-спектральных свойств комплексов фторированных бензо- и дибензогетероциклических 1,3-дикарбонильных соединений, а также допированных ими наночастиц.
Методы получения и оценка свойств флуоресцирующих нанодисперсий.
Оценка разработанных реагентов в иммунофлуоресцентном анализе биологических загрязнений.
Достоверность результатов исследований и обоснованность выводов основываются на экспериментальных данных, полученных с применением комплекса современных физико-химических методов анализа, с использованием стандартных и аттестованных методик. Корректность результатов подтверждается их сходимостью при повторных экспериментах, обработанных методами математической статистики.
Личный вклад. Автором, с учетом рекомендаций руководителя, сформулированы цель и задачи исследования, выбраны методические подходы к их решению; в течение 2007-2011 гг. получены и интерпретированы экспериментальные результаты.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Международных научных конференциях "Актуальные проблемы биоэкологии" (МГОУ, 2008; МГОУ, 2010), Международной конференции “Органическая химия для медицины” (Черноголовка, 2008), VIII Всероссийской конференции “Химия фтора” (Черноголовка, 2009), Международном симпозиуме “Экология арктических и приарктических территорий” (Архангельск, 2010), 2-ой научной региональной конференции с международным участием ”Химия 2011. Физическая химия. Теория, эксперимент, практика” (Коломна, 2011), VIII Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды “Экоаналитика 2011” (Архангельск, 2011), XI Международной конференции «Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах» (Иваново, 2011), научной конференции преподавателей, аспирантов и молодых ученых Московской области, посвященной 300-летию М.В. Ломоносова и 80-летию МГОУ (Москва, 2011), а также на заседаниях и научных семинарах кафедры общей и аналитической химии МГОУ.
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 10 печатных работах, из них 4 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов, списка литературы (204 источника, из них 118 иностранных). Работа включает 177 страниц машинописного текста, 27 рисунков, 27 таблиц, 59 схем.
Автор выражает глубокую признательность к.х.н. Н.П.Ивановской, д.б.н. Н.С.Осину, Г.В.Затонскому, к.х.н. Н.Д.Свердловой, к.х.н. Д.В.Парамонову за постоянную поддержку и ценные рекомендации, а также всем сотрудникам кафедры общей и аналитической химии МГОУ и отдела микроанализа ГосНИИБП за доброжелательное отношение и помощь в работе.
2. Содержание работы
Порядок изложения диссертационной работы, список оформления литературных источников соответствуют правилам оформления, принятым для работ, публикующихся в ведущих отечественных и зарубежных журналах синтетического направления.
Глава 1. Анализ литературных сведений
Диссертационная работа включает в себя исследования, выполненные методами органической химии, физико-химическими и биохимическими методами, а также содержит элементы нанохимических технологий; в связи с этим аналитический обзор посвящен основным работам в области флуоресцентного иммуноанализа, а также методам получения и основным свойствам фторированных в-дикетонов. Необходимые литературные сведения приводятся также и в начале других разделов, предваряя обсуждение экспериментальных результатов.
Глава 2. Обсуждение результатов исследования
2.1 Разработка методов получения фторированных в-дикарбонильных бензогетероциклических соединений
2.1.1 Получение бензогетероциклических фторированных в-дикетонов. В подразделе обсуждаются методы синтеза бензогетероциклических фторированных в-дикетонов. В качестве основных агентов для проведения конденсации по Кляйзену были изучены метилат натрия, гидриды натрия и лития. Обнаружено, что конденсация ацетилпроизводных бензофурана и индола с метилтрифторацетатом в присутствии метилата натрия осуществляется более эффективно, а для получения бензотиофенильного производного предпочтительным является использование гидрида лития.
Рис.1. Общая схема получения бензогетероциклических фторированных в-дикетонов
Контроль над осуществлением этих реакций, а также других изучаемых превращений, осуществлялся при помощи тонкослойной хроматографии. Окончание реакции фиксировалось по исчезновению исходных ацетилгетероциклических соединений. Ни один из бензогетероциклических фторированных в-дикетонов не формирует устойчивых хроматографических зон на коммерчески доступных пластинах «Silufol». Чистота и индивидуальность продуктов реакции подтверждались методом ЯМР 1H, 19F, а также элементным анализом.
Изучена конденсация ацетилбензогетероциклических соединений с диэфирами перфтордикарбоновых кислот. Известно, что в таких реакциях могут образовываться соединения ряда дикетоэфиров, которые содержат активные функциональные группы, отделенные дифторметиленовой "ножкой" - спейсером; они представляют особую ценность в качестве метки в иммунном анализе, а также для создания нано- и микрочастиц. Показано, что для получения гетероциклических дикетоэфиров 4-6 предпочтительно использование гидрида лития в качестве основания.
Рис.2. Общая схема получения бензогетероциклических фторированных дикетоэфиров 4-6 и тетракетона 7
При применении гидрида натрия в реакции конденсации ацетилбензофурана был выделен и охарактеризован тетракетон 7.
Рис.3. Общая схема получения дибензогетероциклических фторированных в-дикетонов 8-10
2.1.2 Получение дибензогетероциклических фторированных в-дикетонов. В подразделе обсуждаются методы синтеза дибензогетероциклических фторированных в-дикетонов. Использование гидридов металлов позволило существенно сократить время проведения реакции и повысить выходы тетракетонов 8-10.
Достаточно сложным оказался вопрос о возможностях получения дибензогетероциклических тетракетодиэфиров 11-13. Ацилирование диметилперфторадипинатом диацетилдибензофурана и диацетилдибензотиофена с лучшими выходами осуществляется при применении гидрида натрия.
Рис.4. Общая схема получения бензогетероциклических фторированных тетракетодиэфиров 11-13
Реакция конденсации диацетилкарбазола в присутствии гидрида натрия также осуществляется, однако при этом происходит побочная реакция - метилирование NH - группы, что удалось зафиксировать по появляющемуся сигналу с химическим сдвигом ЯМР13С (30 м.д.), который соответствует метильной группе у «пиррольного» азота конденсированных циклов. Наличие NCH3-группы в соединении 13b однозначно доказано в эксперименте двойного резонанса 1Н - 13С, ее образование, возможно, происходит по внутримолекулярному механизму.
Рис.5. Общая схема ацилирования диацетилкарбазола
При использовании гидрида лития был получен тетракетодиэфир на основе карбазола 13, данные ЯМР 1 Н, 13С указывают на наличие только СН3О- групп в этом соединении.
Для получения ковалентно связанных наночастиц на основе матриксов, содержащих функциональные группы, проведена модификация тетракетодиэфира 13 путем превращения сложноэфирных групп в хлорангидридные. Полученный хлорангидрид 13с использовался для введения флуорогенных комплексообразующих центров в полимерные матриксы без выделения.
Рис.6. Схема получения хлорангидрида тетракетодиэфира 13
Таким образом, в результате проведения синтетических исследований изучены и оптимизированы методы получения известных ранее 1,3-дикарбонильных соединений 1-3 и 8-10, а также получены новые соединения этого ряда 4-7 и 11-13.
2.2 Люминесцентно-спектральные свойства фторированных в-дикетонов и их комплексов.
2.2.1 Комплексы с европием. Первоначально осуществлялась попытка выделения комплекса Eu3+ с одним из наиболее перспективных среди изучаемых комплексонов - тетракетоном на основе карбазола 10. При проведении синтеза был выделен комплекс 10а, соответствующий по данным элементного анализа комплексу состава НEuL4. Известно, что для европия характерно координационное число 8, и, таким образом, при образовании этого комплекса тетракетон 10 использует только одну в-дикетонатную группу, то есть выступает как бидентатный.
Вместе с тем, при изучении комплексообразования тетракетона с Eu3+ флуоресцентным методом в водных растворах был получен другой результат. Исследование проводилось при постоянной концентрации комплексообразователя и синергического реагента - триоктилфосфиноксида (ТОФО). Концентрация лиганда в исследуемых растворах изменялась с шагом 0,25 относительно концентрации Eu3+. Интенсивность флуоресценции европейных комплексов измерялась на длине волны 615 нм, то есть при максимуме люминесценции, характерном для европия. С учетом полученной зависимости, а также литературных сведений, был определен наиболее вероятный состав комплекса, обладающего максимальной люминесценцией: Eu3+ - 1,5 лиганд 10 - 2ТОФО (рис. 7). Некоторое превышение количества лиганда связано с необходимостью концентрационного вытеснения избытка ТОФО. Длина волны возбуждения в эксперименте составляла 380 нм (max), временная задержка (td) 0,1 мс и время регистрации сигнала (tg) 1,0 мс. Время комплексообразования составляло около двух часов. За это время устанавливается максимальная интенсивность люминесценции исследуемого раствора.
Рис.7. Зависимость интенсивности люминесценции от соотношения Eu3+: 10 (концентрация Eu3+ в растворе 5х10-6 моль/л, концентрация ТОФО 5х10-5 моль/л)
Люминесцентно-спектральные свойства комплексов всех изученных бензо- и дибензогетероциклических 1,3-дикарбонильных соединений с Eu3+ приведены в табл. 1 и 2 соответственно (лпогл. и лвозб.- длина волны поглощения/возбуждения люминесценции комплекса при регистрации эмиссии на 615 нм, I - интенсивность люминесценции в максимуме возбуждения и регистрации в относительных единицах td - 0,1мс, tg - 1 мс, ф - время жизни люминесценции; cлиганда=10-5 моль/л, сТОФО=5х10-5 моль/л). Большинство соединений (за исключением соединений ряда индола 3, 6) образуют длительно люминесцирующие комплексы с Eu3+ в нейтральных и кислых средах, времена жизни люминесценции составляют ?500ч800 мкс, что достаточно для большинства аналитических методик люминесцентного анализа. реагент комплексон лантанид ион
Таблица 1 - Люминесцентно-спектральные характеристики комплексов бензосодержащих в-дикетонов - Лиганд:Eu3+= 3:1 (флюориметр Perkin Elmer LS-5B)
|
Соединение |
погл., нм |
е, x10-4,моль-1 л см-1 |
лвозб.,нм |
Imaxх103,отн.ед |
ф, мкс |
|
|
1 |
358 |
4,61 |
355 |
36,6 |
625,1±21,0 |
|
|
2 |
340 |
3,13 |
350 |
23,9 |
801,7±14,7 |
|
|
3 |
360 |
1,31 |
358 |
3,9 |
695,9±22,4 |
|
|
4 |
355 |
2,02 |
360 |
38,0 |
606,1±4,9 |
|
|
5 |
340 |
1,24 |
350 |
48,5 |
807,6±4,0 |
|
|
6 |
340 |
1,08 |
355 |
0,1 |
526,8±76,9 |
|
|
7 |
350 |
2,54 |
350 |
28,2 |
645,6±15,3 |
|
|
Эталонный -дикетон: НТА |
340 |
1,54 |
340 |
37,5 |
745,3±16,9 |
Таблица 2 - Люминесцентно-спектральные характеристики комплексов дибензосодержащих в-дикетонов - Лиганд:Eu3+= 3:2 («Varioscan Flash» фирмы «Thermofisher Scientific»)
|
Соединение |
погл., нм |
е,x10-4,моль-1 л см-1 |
лвозб.,нм |
Imaxх105,отн.ед |
ф, мкс |
|
|
8 |
350 |
3,8 |
350 |
16,6 |
619±25,3 |
|
|
9 |
350 |
3,9 |
356 |
17,9 |
592±14,2 |
|
|
10 |
340, 380 |
2,7 |
340, 380 |
19,9 |
586±17,5 |
|
|
11 |
350 |
3,4 |
350 |
14,8 |
570±18,3 |
|
|
12 |
355 |
3,8 |
356 |
16,2 |
615±13,4 |
|
|
13 |
340, 380 |
2,9 |
385-400 |
15,9 |
578±10,5 |
При сравнении люминесцентных свойств комплексов лигандов 4, 10, 13 с комплексом НТА, который используется в качестве основного компонента “усиливающего раствора” в анализе по методу “Delfia”, обнаружено, что при определении европия достигается аналогичный порядок чувствительности при более длинноволновом максимуме возбуждения ~360 -390 нм против 340 нм (рис. 8).
Рис.8. Спектр поглощения соединения 10 и комплексов на его основе: черный - исходный лиганд 10; красный - 10 +Eu3+; синий - 10 +Eu3++ТОФО
Комплексы лигандов 10 и 13 могут эффективно возбуждаться без применения УФ- источников обычными светодиодными элементами.
2.2.2 Влияние фосфорсодержащих синергистов на люминесценцию комплексов и устойчивость во времени. В подразделе рассматривается влияние синергистов на процессы комплексообразования и люминесценции. В качестве синергистов комплексообразования были изучены следующие фосфорсодержащие вещества: ТОФО, ТФФО, триэтилфосфат, гексаметапол и фосфорная кислота. Наиболее эффективным синергистом является ТОФО, что определяется его гидрофобностью.
Другие синергисты, хотя и проявляют донорные свойства, не обладают достаточной гидрофобностью для эффективного вытеснения воды из сфер комплексообразования. Выявлено, что люминесценция при применении ТФФО имеет свою особенность - большую временную устойчивость люминесценции комплекса (рис.9), что может быть объяснено более объемным и конформационно жестким строением молекул. По-видимому, объем и жесткость молекул ТФФО препятствует медленно развивающимся процессам стейкинг - взаимодействия плоских карбазольных лигандов.
Рис. 9. Сравнительная устойчивость комплекса в присутствии ТОФО (а) и ТФФО (б)
2.2.3 Комплексообразование дибензогетероциклических тетракетонов с металлами. В подразделе дана сравнительная оценка спектральных свойств и комплексообразования дибензосодержащих тетракетонов с ионами Eu3+, Sm3+, Tb3+, Dy3+, а также с Al3+. Комплексообразование лигандов осуществляется со всеми изученными ионами, что проявляется в характерных изменениях спектров их поглощения (существенное увеличение оптической плотности и длинноволновый сдвиг их максимумов). Однако люминесценция наблюдается только в случае образования комплексов Eu3+ и Sm3+, люминесценция Tb3+, Dy3+ и Al3+ незначительна или отсутствует.
2.3 Разработка методов получения люминесцирующих микро- и нанодисперсий на основе в-дикетонов. В разделе обсуждаются реализованные направления разработки реагентов на основе люминесцирующих микро- и наночастиц. Известно, что мечение одного акта биоспецифического взаимодействия множественными люминесцирующими центрами, находящимися в частице, приводит, при правильном молекулярном конструировании, к существенному увеличению чувствительности. Кроме того, на основе частиц чрезвычайно удобно формировать биочипы мультианалитного типа путем введения разных люминесцентных меток. Реализация различных модификаций иммуноанализа с использованием элементов нанотехнологий позволяет достичь уровней чувствительности 10-19 - 10-21 моль/л. Такая чувствительность позволит определять 100-1000 копий молекул нуклеиновой кислоты, единичные клетки возбудителей инфекционных заболеваний, а молекулярные антигены (токсины, лекарства, пестициды и т.п.) - на уровне нг/л.
Для формирования наночастиц использовались синтезированные фторированные в-дикарбонильные соединения бензогетероциклического и дибензогетероциклического рядов, содержащие метоксикарбонильные заместители, отделенные от флуорохромной части молекулы дифторметиленовыми цепочками. В работе использовались известные матриксы, в том числе и полимерные, при этом осуществлялось исследование ковалентного введения меток в-дикарбонильного типа и сорбционное допирование полимерных веществ.
2.3.1 Ковалентное введение фторированных в-дикарбонильных фрагментов в готовые матриксы. В подразделе изучены ковалентные методы получения наночастиц, сформированных из матриц, содержащих гидроксильные группы, по которым осуществлялось введение гетероциклических 1,3-дикарбонильных групп. В качестве таких матриц изучались следующие полимерные и полифункциональные соединения: поливиниловый спирт, декстран, пентаэритрит и молекулы цилиндрической и конической симметрий - в-циклодекстрин и каликс[8]арен. Изучена также модификация полимерных матриц, в которых пришивка достигается при взаимодействии по аминогруппам: полилизином и поливиниламинокарбазолом. Ковалентное связывание комплексонов осуществлялось в безводных растворителях - смеси диметилсульфоксида и тетраметиленсульфона (сульфолана). Модификация полимерных матриксов, содержащих гидроксильные группы, проводилась с использованием хлорангидрида 13с. Все дисперсии после их синтеза фильтровались через фильтр ~1 мкм, и, таким образом, полученные суспензии содержали только частицы ультрамикро- и нанопараметрового размера. В ряде случаев дисперсии наночастиц изучены при помощи электронной микроскопии (электронные фотографии выполнены д.б.н. Маныкиным А.А.)
Рис.10. Фрагмент наночастиц, образованной модификацией декстрана (а) и поливинилового спирта (б) хлорангидридом фторированного тетракетокарбазола 13c
Модификация полимерных матриксов, содержащих аминогруппы, проводилась с использованием тетракетодиэфира 13, поскольку амидные связи достаточно быстро образуются из эфиров полифторкарбоновых кислот.
Рис. 11. Фрагмент наночастиц, образованной модификацией полилизина (а) и аминополивинилкарбазола (б) тетракетодиэфиром 13
Различия в люминесцентно-спектральных свойствах полученных нанодисперсий достаточно существенны: значения интенсивности люминесценции находятся в интервале от 152 отн.ед. (циклодекстриновый матрикс) до 2250 отн.ед. (поливиниловый спирт), в то время как комплекс «неподшитого» лиганда, в аналогичной концентрации имеет значение - 1060 отн.ед. Введение в дисперсии неионногенного ПАВа - Тритона Х-100 приводит к неоднозначным результатам: так, в случае пентаэритрита и каликс[8]арена, происходит увеличение интенсивности (с 653 по 832 и с 992 по 1389 отн.ед. соответственно), а в случае поливинилового спирта - падение (с 655 по 378 отн.ед.).
Люминесценция практически всех частиц, полученных методами ковалентного связывания, существенно падает с течением времени. Этот эффект хорошо прослеживается на графиках (рис. 12), которые являются типичными для дисперсий ковалентносвязанных частиц. Комплекс «неподшитого» лиганда 13 в аналогичной концентрации ведет себя по-другому: 80% люминесценции сохраняется в течение 15 суток. Быстрое падение люминесценции частиц косвенно подтверждает механизм связывания лиганда в частицах, однако ограничивает перспективы их применения в иммунофлуоресцентном анализе методиками прямого мечения.
Рис.12. Изменение интенсивности люминесценции в дисперсии, образованной модификацией каликс[8]арена в присутствии (черный) и отсутствии (зеленый) Тритона Х-100
2.3.2 Сорбционное введение фторированных в-дикарбонильных фрагментов и комплексов в готовые матриксы. В подразделе рассматривается формирование частиц, содержащих маркирующие бензо- дибензогетроциклические фторированные в-дикарбонильные фрагменты, не связанные ковалентными связями. Допирование осуществлялось на матрицах полистирольного и поливинилкарбазольного типов.
Разработка полистирольных нанодисперсий была построена на двух принципиально различающихся методах: методе эмульсионной полимеризации стирола (восходящий метод) и диспергирования готового полистирола в водной фазе (нисходящий метод).
При получении частиц методом эмульсионной сополимеризации стирола с дивинилбензолом в присутствии тетракетона на основе карбазола оказалось, что полученная дисперсия не может быть в дальнейшем использована, поскольку при прибавлении к ней раствора хлорида европия проходит активная коагуляция. Причины этого явления неясны.
При получении полистирольных частиц методом диспергирования смесь полимера и комплекса тетракетодиэфира 13 вводилась из раствора ТГФ в воду через тонкий капилляр (0,05 ±0,01 мм). В результате образовывалась полидисперсная суспензия частиц сферовидной формы 65-200 нм. Люминесценция образованной дисперсии достаточно высока (I400615 =2,27х105), однако в течение нескольких суток существенно снижается, а затем фиксируется на значении I400615 1,3х104 отн.ед., которое не изменяется в течение длительного времени (8 месяцев).
Методика прямого допирования полистирольных частиц была реализована на готовых частицах полистирол-дивинилбензол предварительно обработанных тетрагидрофураном ТГФ. Готовую дисперсию частиц размером 40 нм обрабатывали комплексом состава 4:Eu3+:ТОФО, после обработки дисперсия подвергалась диализу.
Полученная дисперсия обладает высокими значениями люминесценции - I360615= 5,6х106 отн.ед., высокой устойчивостью во времени (в течение трех месяцев падение интенсивности люминесценции составило менее 10%). Показано, что в условиях осуществленного исследования (прибор Varioscan Flash) может быть выявлено 2,12х106 наночастиц в 0,1 мл и, таким образом, чувствительность определения при использовании частиц, допированных комплексом лиганда 4, составляет 3,5 х10-14 моль/л, что превышает возможности определения европия при использовании чистого комплекса лиганда на три порядка.
Сорбционное допирование наночастиц на основе поливинилкарбазола также имеет свои перспективы. Введение комплекса лиганда 4 в матрицу осуществляется эффективно, и образованная дисперсия состоит из достаточно однородных частиц среднего размера 25±4 нм. Интенсивность люминесценции нанодисперсии достигает I340615=3,2х106 и обладает достаточной устойчивостью при хранении. В течение трех месяцев люминесценция частиц уменьшается на 12%, а в течение полугода на 30%.
2.4 Оценка возможности использования фторированных бензогетероциклических 1,3-дикарбонильных реагентов в иммунофлуоресцентном анализе. До середины 80-х годов методики иммунофлуоресцентного анализа уступали методикам ферментного и радиоизотопного анализов по чувствительности и, как следствие, иммунофлуоресцентный анализ был менее востребован в практике. Это объясняется тем, что фоновая люминесценция биологических образцов и анализируемых сред маскирует основной сигнал применявшихся меток. С появлением новых люминесцентных меток, отличающихся от используемых большим стоксовым сдвигом и длительным временем жизни, был разработан принцип регистрации люминесценции с временным разрешением - так называемый иммунофлуоресцентный анализ с временной задержкой. Метки с длительным временем жизни люминесценции позволяют существенно повысить чувствительность метода, предоставляют возможность автоматизации процесса анализа. Именно к таким меткам относятся разработанные реагенты.
Определение принципиальных возможностей применения разрабатываемых реагентов в иммуноанализе биологических загрязнений могло быть осуществлено на примере соединений, которые имеют в своем составе метоксикарбонильные группы, отделенные от хромофорной и лигандной частей молекул дифторметиленовыми ножками - спейсерами (CF2)4. Известно, что алкоксикарбонильные группы полифторированных кислот энергично взамодействуют с аминами даже на холоде с образованием амидных групп. В связи с такой особенностью эфиров фторированных кислот оказалось возможным использовать полученные соединения и наночастицы для конъюгирования с белковыми молекулами, которые при рН 7 и более содержат несвязанные аминогруппы, вступающие в химические взаимодействия с электрофильными реагентами.
Рис.13. Взаимодействие метки на основе эфира фторированной кислоты с аминогруппой белка
В качестве маркера белковых молекул использовался тетракетодиэфир на основе карбазола 13, имеющий люминесцентно - спектральные характеристики, позволяющие регистрировать его в приборах с возбуждением в области 380 нм и более.
Для получения конъюгатов белков (стрептавидин, а также иммуноглобулин G) с тетракетодиэфиром 13 использовали избыток лиганда. Реакция осуществлялась в течение 2 часов при комнатной температуре в натрий-фосфатном буфере рН 8,0. После проведения реакции конъюгирования отделяли несвязавшуюся метку от образовавшегося конъюгата с помощью гель-хроматографии. Полученные в результате разделения фракции оценивались по спектрам поглощения, и на основе значений оптической плотности белка и флуорохрома в основных максимумах поглощения рассчитывали степень мечения фракций (F/P, отношение концентраций флуорохрома к белку).
Таблица 3 - Люминесцентно-спектральные характеристики конъюгата стрептавидина с хелатом Eu на основе 13 («Varioscan Flash» фирмы «Thermofisher Scientific»)
№фракции |
Сбелка,мкМ |
Слиганда,мкМ |
F/P |
I380615, отн.ед., при соотношении лиганд:Eu:ТОФО |
|||||
|
1:1:- |
1:1:2 |
1:1:2+Тритон Х-100 |
1:4:* |
1:8:* |
|||||
|
1 |
1,5 |
5,3 |
3,53 |
10 |
450 |
600 |
3700 |
5000 |
|
|
2 |
6,1 |
9,8 |
1,60 |
20 |
220 |
700 |
24000 |
26000 |
|
|
3 |
4,2 |
13,7 |
3,26 |
50 |
2160 |
1300 |
10200 |
9700 |
|
|
4 |
1,2 |
1,7 |
1,42 |
н/о |
н/о |
н/о |
100 |
2300 |
|
|
фон |
- |
- |
- |
65 |
38 |
- |
93 |
1897 |
Примечание: *- концентрация ТОФО 5х10-5 моль/л; н/о - не определяется. Данные получены на Varioscan Flash при лвозб 385 нм, лэм 615 нм, td 0,1 мс, tg 1,0 мс
Оптимум люминесценции выявляли для каждой фракции конъюгатов, варьируя концентрации Eu3+ и синергического агента ТОФО. Соответствующие данные для конъюгата стрептавидина приведены в табл. 3, выход по белку составил ~100%, выход по лиганду ~7,6%.
Люминесценция комплексов полученных конъюгатов достаточно высока и свидетельствует о существовании в них ковалентного связывания метчика с белком. Полученные конъюгаты по своим свойствам могут применяться для маркирования биоспецифичных взаимодействий, и такое аналитическое определение было проведено на примере фракции 3 стрептавидинового конъюгата с максимальной степенью мечения и достаточным уровнем люминесценции.
Конъюгат был апробирован в методике иммунологического анализа холерного токсина, проведенного с захватывающими антителами, находящимися на поверхности микрочастиц, нагруженных комплексом копропорфирина с Pt (II) (Pt-КП), и проявлением иммунокомплекса с биотинилированными антителами стрептавидином, меченым комплексом Eu (в проведении эксперимента участвовала н.с. ГосНИИБП Смирнова В.Г.). Схема анализа приведена на рис.14.
Рис. 14. Схема иммуноанализа
На рисунке 15 приведены результаты иммуноанализа. Наличие характерной люминесценции европия на 615 нм (синий спектр) позволяет сделать вывод об определении в анализируемой пробе искомого аналита - холерного токсина, что показывает применимость разработанных меток для анализа биозагрязнений в экологическом анализе (Регистрация: Varioscan Flash, td 0,05 мс, tg 0,2 мс, лвозб 385 нм.).
Рис. 15. Спектр эмиссии люминесценции (синий спектр - образованный иммунокомплекс, проявленный стрептавидином, меченым комплексом 13-Eu-ТОФО; зеленый спектр - контроль без антигена)
Для апробации возможностей применения разработанных наночастиц использовали прямой вариант иммуноанализа, при котором детекция сорбированного антигена осуществляется непосредственно с помощью специфичных антител, конъюгированных с меткой. В качестве антигена использовался IgG кролика, в качестве проявляющего антитела - антиIgG кролика. Предварительное маркирование антиIgG осуществлялось поливинилкарбазольными частицами, допированными комплексом лиганда 4, содержащим метоксикарбонильную группу. Конъюгация проводилась в среде Трис-буфера рН 7,3 в течение 20 часов. Полученный конъюгат был заблокирован раствором БСА для предотвращения неспецифичных взаимодействий с материалом подложки. После получения конъюгата частиц с белком проводили иммуноанализ.
Таблица 4 - Значения люминесценции системы кроличья сыворотка - антиIgG кролика, меченного наночастицами
|
Разведение сыворотки |
Исх. |
1/10 |
1/102 |
1/103 |
1/104 |
1/105 |
1/106 |
1/107 |
фон |
|
|
Сигнал, отн.ед. |
16115 |
17352 |
14261 |
10451 |
6738 |
9986 |
3471 |
3768 |
1169 |
|
|
Концентрация IgG в 1 мкл |
20 мкг |
2 мкг |
0,2мкг |
20 нг |
2 нг |
20 пг |
2 пг |
0,2 пг |
- |
Люминесценцию полученного иммунокомплекса измеряли на регистраторе фосфоресценции “Диагем” в “сухих пятнах”. Результаты эксперимента, представленные в таблице 4, свидетельствуют о том, что люминесцентный сигнал надежно регистрируется даже при определении IgG в концентрации 2х10-13г/мкл.
Результаты эксперимента, представленные в таблице 4, свидетельствуют о том, что люминесцентный сигнал надежно регистрируется при определении IgG в концентрации 2х10-13г/мкл. По полученным данным можно судить о том, что в реализованном процессе иммунного взаимодействия маркирующие наночастицы несущественно влияют на биоспецифичность связывания реагентов, что позволяет проводить анализ без значительной потери активности иммуноглобулинов.
Глава 3. Экспериментальная часть
В главе приведены экспериментальные методики проведения синтезов фторсодержащих бензо- и дибензогетероциклических 1,3-дикарбонильных соединений. Приведены табулированные спектральные данные и данные элементного анализа, подтверждающие строение и состав полученных соединений. Дано описание условий экспериментов по изучению люминесцентно-спектральных и комплексообразующих свойств изучаемых лигандов. Приведены прописи синтеза полученных в работе нанодисперсий. Описаны биохимические методики проведения экспериментов по апробиробации разработанных реагентов для анализа биологических загрязнений. Даны характеристики приборов, использованных в работе.
Выводы
1. В результате проведения систематического исследования методов получения, люминесцентно-спектральных, комплексообразующих свойств ряда фторсодержащих в-дикарбонильных бензогетероциклических соединений разработаны новые реагенты для иммунофлуоресцентного анализа биологических загрязнителей.
2. Определены оптимальные условия получения фторсодержащих в-дикарбонильных бензогетероциклических соединений, получено несколько новых представителей этого ряда соединений. В том числе синтезированы новые соединения, содержащие подшивочные метоксикарбонильные группы, отделенные от хромофорных групп дифторметиленовыми ножками-спейсерами (CF2)4.
3. При изучении комплексообразования фторсодержащих в-дикарбонильных бензогетероциклических соединений с лантаноидами выявлены оптимальные соотношения аддендов в комплексах, определяющие их максимальную люминесценцию. Проведена оценка зависимости люминесценции комплексов от природы используемого фосфорсодержащего синергического агента, определена устойчивость люминесценции комплексов в течение времени.
4. Методами ковалентного связывания, а также сорбционными методами получены активно флуоресцирующие частицы нанопараметрового размера, содержащие флуорогены ряда фторсодержащих в-дикарбонильных бензогетероциклических соединений. Оценены люминесцентно-спектральные свойства дисперсий наночастиц и выбраны наиболее перспективные из них для последующего мечения белковых молекул.
5. При проведении маркирования белковых молекул получены новые вспомогательные реагенты для иммунофлуоресцентного анализа биоспецифических взаимодействий, содержащие фторсодержащие в-дикарбонильные бензогетероциклические соединения.
6. Разработанные конъюгаты апробированы в иммунофлуоресцентном анализе. Показана возможность проведения иммуноанализа в системе кроличья сыворотка - антиIgG кролика, меченного наночастицами. Результаты иммуноанализа холерного токсина, проведенного с захватывающими антителами, находящимися на поверхности микрочастиц, нагруженных Pt-КП, и проявлением иммунокомплекса с биотинилированными антителами стрептавидином, меченым комплексом Eu, показывают применимость разработанных меток для анализа биологических загрязнений.
Список основных работ, опубликованных по теме диссертации
Статьи в журналах из перечня ВАК:
1. Кострюкова Т.С. Новые комплексы европия для иммунофлуоресцентного анализа биоспецифических взаимодействий / Кострюкова Т.С., Васильев Н.В., Ивановская Н.П., Затонский Г.В., Осин Н.С. // Вестник МГОУ, серия “Естественные науки” - 2009 - №4. - С.33-40.
2. Кострюкова Т.С. Квантовохимические расчеты комплексообразующих фторированных дибензосодержащих в-дикетонов/ Свердлова Н.Д., Станкявичюс Р.Р., Романов Д.В., Кострюкова Т.С., Васильев Н.В. // Вестник МГОУ, серия “Естественные науки”.- 2010, №4. - с.107-113.
3. Кострюкова Т.С. Перспективы развития химических реагентов для иммунофлуоресцентного анализа и клинической диагностики заболеваний”/ Кострюкова Т.С., Васильев Н.В. // Вестник МГОУ, серия “Естественные науки”.-2011 - №5.- в печати
4. Кострюкова Т.С. Синтез и люминесцентно-спектральные свойства фторированных бензогетероциклических в-дикетонов и их комплексов с европием”/ Кострюкова Т.С., Ивановская Н.П., Лямин А.И., Романов Д.В., Осин Н.С., Затонский Г.В., Васильев Н.В. // ЖОХ, 2012, в печати
Статьи в сборниках материалов конференций:
1. Кострюкова Т.С. “Разработка наночастиц для иммунофлуоресцентного анализа”/ Кострюкова Т.С., Ивановская Н.П., Васильев Н.В. // Сборник материалов международной научно-практической конференции “Актуальные проблемы биоэкологии”, Москва, 2008г. М. МГОУ. -2008. - С. 30-32
2. Кострюкова Т.С. Новые реагенты и методы иммунофлуоресцентного анализа для обнаружения опасных биологических материалов в экологическом мониторинге”/ Кострюкова Т.С., Васильев Н.В., Осин Н.С., Ивановская Н.П., Романов Д.В. // Международный симпозиум “Экология арктических и приарктических территорий”, Архангельск, 6-10 июня 2010г. - Архангельск. - 2010. - С.162-165
3. Кострюкова Т.С. “Новые бензогетероциклические маркеры в-дикетонатного ряда для экологического мониторинга”/Кострюкова Т.С., Васильев Н.В., Осин Н.С., Ивановская Н.П., Романов Д.В. //Сборник материалов международной научно-практической конференции “Актуальные проблемы биоэкологии”, Москва, 26-28 октября 2010г. М. МГОУ. -2010. - С.191-193
4. Кострюкова Т.С. Изучение комплексообразования гетероциклических в-дикетонов физико-химическими методами”/Кострюкова Т.С., Свердлова Н.Д., Ибрагимова А.Д., Васильев Н.В.//Материалы 2-ой научной региональной конференции с международным участием ”Химия 2011. Физическая химия. Теория, эксперимент, практика”, Коломна, 26-27 мая 2011г. Коломна. - 2011. - С. 124-127
5. Свердлова Н.Д.. Комплексы европия (III) с фторированным в-дикетоном и трифенилфосфиноксидом”/ Свердлова Н.Д., Кострюкова Т.С., Байкова О.И.//Сборник материалов научной конференции преподавателей, аспирантов и молодых ученых московской области, посвященной 300-летию М.В. Ломоносова и 80-летию МГОУ, Москва, 1-2 декабря 2011г. М. МГОУ. -2011. - С.16-21
6. Кострюкова Т.С. Комплексообразование дибензогетероциклических тетракетонов с металлами”/ Кострюкова Т.С., Ивановская Н.П., Васильев Н.В. //Сборник материалов научной конференции преподавателей, аспирантов и молодых ученых московской области, посвященной 300-летию М.В. Ломоносова и 80-летию МГОУ, Москва, 1-2 декабря 2011г. М. МГОУ. -2011. - С.31-34
Тезисы докладов на конференциях:
7. Кострюкова Т.С. Новые реагенты для иммунофлуоресцентного анализа/ Кострюкова Т.С., Ивановская Н.П., Васильев Н.В., Романов Д.В., Затонский Г.В. // Тезисы докладов международной конференции “Органическая химия для медицины”, Черноголовка, 7-11 сентября 2008г. - Интерконтакт Наука.- 2008. - С.127
8. Кострюкова Т.С. “Фторсодержащие тетракетоны для иммунофлуоресцентного анализа”/ Кострюкова Т.С., Ивановская Н.П., Васильев Н.В., Затонский Г.В., Осин Н.С.// Тезисы докладов VIII всероссийской конференции “Химия фтора”, Черноголовка, 22-25 ноября 2009г. - Интерконтакт Наука. - 2009. - С. 55
9. Кострюкова Т.С. Новые аналитические реагенты и методы иммунофлуоресцентного анализа”/ Кострюкова Т.С., Осин Н.С., Ивановская Н.П., Романов Д.В., Васильев Н.В.// Сборник материалов VIII Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды “Экоаналитика 2011” Архангельск, 26 июня - 2 июля 2011г. - Архангельск. - 2011. - С. 151
10. Свердлова Н.Д. Комплексообразование Eu3+ с фторированным в-дикетоном в присутствии трифенилфосфиноксидом в водном растворе”/Свердлова Н.Д., Кострюкова Т.С. //Тезисы докладов XI Международной конференции «Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах», Иваново, 10-14 октября 2011г. - Иваново. - 2011. - С.71-72
11. Кострюкова Т.С. “Люминесцирующие комплексы фторированных гетероциклических в-дикетонов с лантаноидами в водных растворах”/ Кострюкова Т.С., Свердлова Н.Д., Ивановская Н.П., Осин Н.С., Васильев Н.В.// Тезисы докладов XI Международной конференции «Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах», Иваново, 10-14 октября 2011г. - Иваново. - 2011. - С. 181-182.
...Подобные документы
Изучение комплексов водорастворимых полимеров с низкомолекулярными соединениями и их применение в катализе. Исследование процессов комплексооборазования ПКЭАК (карбоксиэтил 3-аминокротоната) с ионами двухвалентных металлов потенциометрическим титрованием.
курсовая работа [317,7 K], добавлен 24.07.2010Полимерные гидрогели: методы получения, свойства, применение. Высокомолекулярный полиэтиленимин: свойства и комплексные соединения с ионами металлов. Исследование кинетики набухания в различных средах. Исследование влияния растворителей, ионной силы, pH.
дипломная работа [302,6 K], добавлен 24.07.2010Комплексообразование полиэлектролитов с ионами металлов, тройные полимер-металлические комплексы, комплексообразование в процессах извлечения ионов металлов и органических молекул. Определение состава, координационного числа и константы устойчивости.
диссертация [462,0 K], добавлен 24.07.2010Классификация и виды полиэлектролитов, различные факторы, влияющие на контракцию геля. Примеры и перспективы использования полимерных гидрогелей: в очистных и горнообагатительных технологиях, как носители лекарственных препаратов и в биотехнологиях.
реферат [37,9 K], добавлен 24.07.2010Характерные особенности химических реакций комплексообразования, свойств различных комплексов, применяемых для разделения и открытия катионов и их количественного определения, в технологии очистки металлов и их обработки. Двойные и комплексные соли.
лабораторная работа [23,6 K], добавлен 15.11.2011Исследование физических и химических свойств металлов, особенностей их взаимодействия с простыми и сложными веществами. Роль металлов в жизни человека и общества. Распространение элементов в природе. Закономерность изменения свойств металлов в группе.
презентация [1,7 M], добавлен 08.02.2013Элементы и их соединения в современной неорганической химии. Синтез сульфата кальция, его химические свойства. Проведение качественного анализа на ионы. Расчёт исходных реагентов и определение условий проведения синтеза, выбор приборов и оборудования.
курсовая работа [31,4 K], добавлен 12.12.2009Основные понятия комплексных соединений, их классификация и разновидности, направления практического использования, типы изомерии. Химическая связь и конфигурация комплексных соединений, определение их устойчивости, методы ее практического повышения.
курсовая работа [912,8 K], добавлен 07.04.2011Комплексные соединения d-металлов с органическим лигандом группы азолов. Анализ состава солей и их характеристик. Приготовление растворов хлористоводородной кислоты. Исследование свойств соединений клотримазола с солями d-элементов (Cu2+, Au3+).
курсовая работа [3,2 M], добавлен 12.05.2019Изучение состава и структуры комплексных соединений включения b-циклодекстрина с производными 4-этинил-пиперидин-4-ола. Сравнительный анализ возможности комплексообразования с производными на основании квантово-химических расчетов равновесной геометрии.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 25.04.2014Теоретическая основа аналитической химии. Спектральные методы анализа. Взаимосвязь аналитической химии с науками и отраслями промышленности. Значение аналитической химии. Применение точных методов химического анализа. Комплексные соединения металлов.
реферат [14,9 K], добавлен 24.07.2008Получение композиций с оптимальным сочетанием свойств, обеспечивающих придание эпоксидным полимерам диэлектрических и антистатических свойств и пониженную горючесть, которые предлагается использовать для огнезащиты дерева и для покрытия по металлу.
автореферат [515,6 K], добавлен 29.03.2009Строение атомов металлов. Положение металлов в периодической системе. Группы металлов. Физические свойства металлов. Химические свойства металлов. Коррозия металлов. Понятие о сплавах. Способы получения металлов.
реферат [19,2 K], добавлен 05.12.2003Реакция лития, натрия, калия с водой. Изучение физических и химических свойств бинарных кислородных соединений. Важнейшие соединения щелочноземельных металлов. Окислительно-восстановительные свойства пероксидов. Применение металлорганических соединений.
презентация [94,3 K], добавлен 07.08.2015Понятие об аналитических группах и классификации катионов. Порядок проведения анализа катионов, осмотр образца и подготовка пробы. Метод квартования. Превращение сульфатов в карбонаты. Обнаружение и отделение ионов бария. Разрушение аммиакатов VI группы.
лабораторная работа [107,8 K], добавлен 09.01.2015Понятие и классификация магнитных оксидов железа, их разновидности, физические и химические свойства, отличительные особенности. Получение y-Fe2O3 и Fe3O4, сферы его практического применения, определение и оценка магнитных свойств данного соединения.
курсовая работа [30,7 K], добавлен 16.10.2011Закономерности формирования свойств полиферритов тяжелых щелочных металлов. Влияние модифицирующих добавок на формирование фазового состава и каталитических свойств ферритов. Влияние промышленной эксплуатации на активность железооксидного катализатора.
контрольная работа [113,0 K], добавлен 28.08.2012Органические соединения І группы. Натрииорганические соединения - органические соединения, содержащие связь C-Na. Органические производные кальция, стронция, бария и магния. Борорганические соединения. Соединения алюминия. Кремнийорганические соединения.
реферат [122,8 K], добавлен 10.04.2008Изучение комплексов водорастворимых полимеров с различными классами соединений. Свойства растворов катионных полимеров, особенности амфотерных полиэлектролитов. Проведение вискозиметрического исследования комплексообразования ЭЭАКК/АК с ионом стронция.
курсовая работа [79,9 K], добавлен 24.07.2010Золото - один из семи металлов древности. Состав серебряных предметов в Египте и других странах Западной Азии. Медь - один из первых металлов, которые человек стал применять для технических целей. Применение ртути для изготовления пилюлей бессмертия.
презентация [686,7 K], добавлен 23.11.2010
