Mgr Katarzyna Koprek



Promotor: dr hab. Krzysztof Kurzak, Prof. UO

Badanie właściwości kompleksów oksowanadu(IV) z cztero-donorowymi zasadami Schiffa w roztworach


Słowa kluczowe

kompleksy oksowanadu(IV), zasady Schiffa, spektroskopia UV-VIS, związki koordynacyjne


Cele projektu

Układy metali z zasadami Schiffa mogą stać się związkami o potencjalnie bardzo dużych zastosowaniach praktycznych pod warunkiem, że bardzo dobrze poznamy ich właściwości spektralne. Dlatego obecnie stosuje się bardzo wiele metod badawczych, szczególnie spektroskopowych, aby pozyskać informacje zarówno na temat charakterystyk oraz mechanizmów tworzenia izomerów, jak i różnych własności układów fotochromowych. Pomiary te można wykonać w funkcji różnych parametrów. Istotne znacznie ma określenie kinetyki procesu zabarwienia a także zbadanie wpływu warunków zewnętrznych - rodzaj rozpuszczalnika, który może modyfikować własności badanych układów.

Celem projektu badawczego jest zbadanie właściwości koordynacyjnych wybranych zasad Schiffa w kompleksach z metalami przejściowymi w roztworach, tj. poznanie ich zmian pod wpływem środowiska (rozpuszczalniki) oraz w skutek modyfikacji w budowie liganda (wpływ różnych podstawników).

Otrzymane i zbadane pod względem właściwości kompleksy będą miały szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach życia. Możliwości zastosowań kompleksów wykazujących właściwości fotochromowe dzieli się zwykle na dwie kategorie: 1) te, w których wykorzystano zmiany widm absorpcji lub emisji – optyczny zapis informacji, materiały o zmiennej transmisji, farby, kosmetyki, 2) te, w których wykorzystano zmiany innych właściwości fizycznych lub chemicznych – soczewki fotochromowe. Inne potencjalne zastosowanie otrzymanych związków może być pomocne w rozwiązywaniu problemów związanych z procesami zachodzącymi w przyrodzie. Biologiczne znaczenie kompleksów z zasadą Schiffa to zdolność do odwracalnego przyłączania tlenu, zastosowanie ich w wielu reakcjach utleniania i redukcji, wykorzystaniu jako katalizatorów w reakcjach utlenienia fenoli, indoli, amin i innych substancji. Na przykład kompleks miedzi(II) z trój-donorową zasadą Schiffa stanowi nie-enzymatyczny model witaminy B6 o działaniu przeciwzapalnym i przeciw-bakteryjnym. Inne kompleksy, np. niklu(II), kobaltu(II), cynku(II) z dwu-donorowymi zasadami Schiffa wykazują silne właściwości inhibicyjne dla niektórych grzybów. Same ligandy odgrywają natomiast kluczową rolę w chemii bioorganicznej, jako produkty reakcji enzymatycznych.

Przedstawiany projekt jest kontynuacją badań realizowanych w zespole badawczym, Prof. K. Kurzaka, w przeciągu ostatnich kilkunastu lat z takimi metalami przejściowymi, jak Co(II), Ni(II) i Cu(II), które zaowocowały 2 pracami doktorskimi i kilkunastoma publikacjami w czasopismach międzynarodowych.


Literatura:

1. I. Kuźniarska-Biernacka Spektrochemiczne właściwości kompleksów miedzi(II) i kobaltu(II) z zasadami Schiffa w roztworach, Praca doktorska, Politechnika Wrocławska, Wrocław 2000.

2. A. Gonciarz Właściwości spektrochemiczne kompleksów niklu(II) z wybranymi cztero donorowymi zasadami Schiffa w roztworach, Praca doktorska, Akademia Podlaska, Siedlce 2007.

3. K. Kurzak Wiadomości Chemiczne 1991, 45, 425-437.

4. K. Kurzak, I. Kuźniarska-Biernacka Wiadomości Chemiczne 2001, 55, 913-931.


Planowane metody i narzędzia badawcze

Podstawową metodą stosowaną w badaniach nad kompleksami jest absorpcyjna spektroskopia elektronowa. W badaniach geometrycznej i elektronowej struktury kompleksów metali odgrywa ona bardzo ważną rolę. Jednak z konturu widma doświadczalnego nie można wprost odczytać charakteru danego układu. Analiza widm, głównie oparta na konturze doświadczalnym nie określa precyzyjnie parametrów pasm elektronowych charakteryzujących dany typ kompleksu; nie wyjaśnia energii przejść dla poszczególnych pasm, ich intensywności oraz ocenę typu przejścia. Ze względu na brak wyizolowanych maksimów odpowiadających przejściom d-d, oraz efektu silnego przesłonięcia pasm d-d przez pasma CT i IM do interpretacji widm elektronowych roztworów związków kompleksowych oksowanadu(IV) konieczne jest zastosowanie technik obliczeniowych. Dzięki nim można poprawnie określić liczbę przejść elektronowych czy parametrów pasm odpowiadających tym przejściom. Widmo doświadczalne jest sumą szeregu mniej lub bardziej nakładających się pasm. Zastosowanie technik komputerowych do interpretacji takich widm związane jest z następującymi zagadnieniami1:

  • Gaussowskiej analizy złożonego konturu spektralnego w celu uzyskania dokładnych położeń pasm absorpcyjnych, odpowiadających przejściom d-d (spinowo dozwolonych i wzbronionych) CFP2;

  • Wyznaczenia wartości parametrów pola ligandów (LFP3 – model pola krystalicznego i/lub AOM – model kątowego nakładania) biorąc pod uwagę realną symetrię układu.

Taka interpretacja widm roztworów daje rezultaty zbliżone do osiągniętych z wykorzystaniem drogich i skomplikowanych w/w technik pomiarowych. Na podstawie wyznaczonych energii przejść możliwe jest obliczenie parametrów pola krystalicznego (LFP) i/lub kątowego nakładania (AOM), które opisują właściwości koordynacyjne form kompleksowych. Otrzymanie wybranych kompleksów i potwierdzenie ich składu następuje metodą analizy elementarnej i pomiarów fizykochemicznych. Pomiary widm roztworów badanych związków, wykonywane są za pomocą spektrofotometru UV-Vis-NIR.



Literatura:

1. K. Kurzak, Wiadomości Chemiczne 45 (1991) 425. (a) A. Bartecki, J. Sołtowski, K. Kurzak Comput. Enhanced Spectrosc. (CES) 1983,1, 31; (b) A. Bartecki, J. Myrczek, Z. Staszak, K. Waśko, M. Sowińska, K. Kurzak Widma elektronowe związków kompleksowych. Metody analizy, przetwarzania i gromadzenia przy użyciu mikrokomputera, WN-T, Warszawa 1987.

2. K. Kurzak Comput. Chem. (obecnie Comput. Biol.Chem.) 2000, 24, 519-526.


Wpływ realizacji projektu na wzrost innowacyjności gospodarki regionu poprzez zintensyfikowanie powiązań między nauką i przemysłem, w tym określenie możliwości zastosowania wyników badań w konkretnym sektorze bądź przedsiębiorstwie

Najbliższa przyszłość należeć będzie do elektronowo-optycznych systemów hybrydowych, w których przetwarzanie będzie nadal elektronowe, a przesyłanie i zapis informacji – optyczne. Dlatego obecnie trwają intensywne poszukiwania zarówno nowych materiałów, jak i nowych zjawisk oraz procesów, które mogłyby zostać wykorzystane do tych celów. Takimi materiałami potencjalnie mogą być badane w pracy kompleksy z zasadami Schiffa. Ich otrzymanie i zbadanie może posłużyć do rozwoju regionu w tych dziedzinach, ale i nie tylko. Kompleksy te służą, jako katalizatory w różnych reakcjach utleniania i redukcji. Celem pracy badawczej jest także wzmocnienie pozycji Uczelni i przygotowanie do odegrania kluczowej roli w procesie tworzenia konkurencyjnej gospodarki regionalnej jak również modernizacja i poprawa infrastruktury badawczo-rozwojowej województwa opolskiego.




dol