ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával
www.chem.elte.hu/pr
Kvíz az előző előadáshoz
Programajánlatok november 26. 16:00 ELTE Kémiai Intézet 065-ös terem Észontogató (www.chem.elte.hu/pr) Róka András: Elektronok decmber 2. 15:30 ELTE Kémiai Intézet 063-as terem Tóth Zoltán (Debreceni Egyetem) - Turányi Tamás (ELTE): Egyetemi hallgatók tévképzetei fizikai kémiából december 2. 17:00 ELTE Eötvös terem Atomoktól a csillagokig Dankházi Zoltán: Laptop: a fekete doboz (www.atomcsill.elte.hu) december 3. 16:00 ELTE Kémiai Intézet 065-ös terem Észontó (www.chem.elte.hu/pr) Róka András: Rekaciótípusok december 9. 17:00 ELTE Eötvös terem Alkímia ma (www.chem.elte.hu/pr) Turányi Tamás: A légkör kémiája Honlapajánlat: http://www.körinfo.hu Környezetvédelmi információk, előadásanyagok
HÍREK Akadémiai Nívódíj intézetünk tanárának Turányi Tamás nyerte el a Magyar Tudományos Akadémia és az Akadémiai Kiadó egyik nívódíját 2010. november 18-án a Reakciómechanizmusok vizsgálata című könyvéért.
HÍREK Vizet tűzzel — tűzzel vizet Iskolai kísérlet akció 2011. január 26-án A Magyar Kémikusok Egyesülete (MKE) egy iskolai kísérlet akciót hirdet a 2011-es „Kémia Nemzetközi Éve” események magyarországi nyitányaként. A felhívás egy 15-20 perces látványos kísérleti bemutatóra vonatkozik, melyet az akcióban résztvevő iskolák azonos napon és azonos idősávban (11:00 -15:00 óra között) bonyolítanak le. Néhány elvégzésre javasolt kísérlet leírását az MKE közzé fogja tenni 2010. decemberében, internetes honlapján. Bővebb információ: http://www.mke.org.hu .
2010. november 25. Tudományos Diákköri előadás – Pásztor Szabolcs Mészáros Róbert: Mosószerek a 21. században Látványos kémiai kísérletek – Kóczán György
Polimetakrilsav-l-poliizobutilén amfifil polimer kotérhálók előállítása és pH-függő duzzadási tulajdonságaik vizsgálata Pásztor Szabolcs I. évf. Vegyész MSc hallgató
ELTE TTK, Kémiai Intézet, Szerves Kémiai Tanszék és MTA Kémiai Kutatóközpont, Anyag- és Környezetkémiai Intézet Polimer Kémiai és Anyagtudományi Osztály Témavezetők: Prof. Iván Béla és Dr. Kali Gergely Áron Budapest, 2010.
Alapötlet Bipolimer pH-izom1: „bimetálszerű” szerkezet, két polielektrolit, egy polisav és egy polibázis térháló összeerősítve. Működési elv: bázikus közegben a polisav duzzad, a polibázis összehúzódik, savas közegben fordítva
Ötlet: pH-függő hosszanti méretváltozását kihasználó szintetikus izom polimetakrilsav-l-poliizobutilén (PMAA-l-PIB) amfifil polimer kotérhálóból (l = linked by). (1) P. D. Topham, J. R. Howse, C. J. Crook, S. P. Armes, R. A. L. Johnes, A. J. Ryan, Macromolecules, 40, 4393-4395 (2007)
A Ryan féle bipolimer izom működési elve
Polibázis
Polisav
Savas közeg
Bázikus közeg
Amfifil polimer kotérhálók Szerkezet: kovalens kötésekkel összekapcsolt hidrofil és hidrofób polimer láncok Az amfifil jelleg jelentése: a kotérháló poláros és apoláros oldószerekben is képes duzzadni Tulajdonságok: biokompatibilitás jó mechanikai jellemzők egyedi duzzadás nanofázis szeparáció hidrofil (PMAA) hidrofób (PIB) Felhasználhatóság: gyógyászati célok, speciális membránok, nanoreaktorok, szenzorok, enzimhordozók stb. C. S. Patrickios, T. K. Georgiou, Curr. Opin. Coll. Int. Sci., 8, 76-85 (2003) G. Erdődi, J. P. Kennedy, Prog. Polym. Sci, 31, 1-18 (2006)
A polimetakrilsav-l-poliizobutilén amfifil polimer kotérháló és építőkövei CH3
Polimetakrilsav (PMAA): hidrofil polielektrolit, pH függő viselkedés (pKa~5,5)
CH2
C COOH
n
Poliizobutilén (PIB): alacsony üvegesedési hőmérséklet (Tg≈-70 oC), rugalmas, biokompatibilis, hidrofób polimer PMAA-l-PIB amfifil kotérháló: gravimetriásan már mért pH és sófüggő duzzadás, biokompatibilitás, PMAA hidrogélhez képest jelentősen jobb mechanikai tulajdonságok M. Haraszti, E. Tóth, B. Iván, Chem. Mater. 18, 4952-4958 (2006)
Célkitűzések Bifunkciós iniciátor és PIB makromonomer kiindulási anyagok előállítása. PMAA-l-PIB amfifil polimer kotérhálók szintézise és tisztítása több összetételben. A anyagok analízise és vizsgálata különböző nagyműszeres technikák segítségével (pl. GPC, 1H-NMR, elemanalízis, TG stb.) A gélek pH-függő duzzadási tulajdonságainak vizsgálata, az eddigi gravimetriás módszerekkel szemben hosszméréssel: longitudinális méretváltozás mérése.
5-terc-butil-1,3-dikumil-klorid bifunkciós iniciátor szintézise
MeOH, H+ DiMtBuIFs
1. CH3MgBr 2. NH4Cl(aq)
CH2Cl2, HCl CaCl2 tBuDiCumCl
tBuDiCumOH
Izobutilén kváziélő karbokationos polimerizációja Cl
Cl
+ (n+m+2)
-78 oC, n-hexán:CH2Cl2 (60:40 v/v) TMEDA, TiCl4
Si
PIB végcsoport módosításai
1.
9-borabiciklo-[3.3.1.]nonán (9-BBN)
2. KOH/H2O2
Et3N
O Cl
MA-PIB-MA
PMAA-l-PIB előállítása HIDROFIL MONOMER
O O
PIB
GYÖKÖS KOPOLIMERIZÁCIÓ
O
+ OH
O
INICIÁTOR, INERT ATMOSZFÉRA DESZILILEZÉS
O
(HCl) O O Si
TMSMA THF, AIBN
M. Haraszti, E. Tóth, B. Iván, Chem. Mater. 18, 4952-4958 (2006)
Anyagok, bemérések, szintézis PMAA-l-PIB kotérhálók szintézise AIBN iniciátor, MA-PIB-MA makromonomer és TMSMA komonomer felhasználásával. Közös oldószer: THF N2 atmoszféra Reakcióidő: 3 nap Hőmérséklet: 60 °C AIBN THF
Elméleti PIB mPIB VTMSMA VAIBN VTHF tartalom [m/m%] [g] [cm3] [cm3] [cm3] 40
0,4
1,24
6,15
2,61
50
0,5
1,03
4,29
4,67
60
0,6
0,83
2,77
6,4
70
0,7
0,62
1,58
7,8
Az AIBN THF-es törzsoldatának koncentrációja: 2,53·10-3 mol/dm3
A térhálók tisztítása és védőcsoport eltávolítás A tisztítás során 10 napon át THF közös oldószerrel extraháltam a mintákat, többször oldószert cserélve.
40
50
60
70
Gélminták az extrakció közben Három lépcsős védőcsoport eltávolítás, savas hidrolízis: • HCl 5%-os MeOH-s oldatában • HCl 5%-os 1:1 (MeOH : H2O)-s oldatában • HCl 5%-os H2O-s oldatában
Mintajel: elméleti PIB tartalom (m/m%)
40
50
60
70
Gélminták a HCl-es hidrolízis közben
A pH-függő duzzadási vizsgálat
Duzzasztási idő: 2 nap Duzzasztószer pH-ja: 2; 5,5; 12 Mérőműszer: precíziós digitális tolómérő Több párhuzamos mérés
Az 50 m/m% PIB-et tartalmazó minta pH-függő duzzadása
pH 5,5
pH 12
A pH-függő duzzadási vizsgálat eredményei Relatív mintahossz [%]
Gélek relatív mérete pH 2 Gélek relatív mérete pH 5,5
250
Gélek relatív mérete pH 12 221
200
190 170 150
151
100
91
100
98
100
98 100
100 100
50
59
50
0 28
36
PIB tartalom [m/m%]
Összefoglalás tBuDiCumCl
bifunkciós iniciátor szintézisét követően különböző végcsoporttal rendelkező PIB-ek előállítását valósítottam meg kváziélő karbokationos polimerizáció révén. Metakrilát telekelikus PIB-ből 4 különböző összetételű PMAA-l-PIB amfifil polimer kotérhálót állítottam elő. A pH-függő longitudinális duzzadási vizsgálatok alapján a gélek a PMAA tartalommal változtatható, akár több mint 100%-os hosszanti méretváltozást érhetnek el. Ezen eredmények alapján, a PMAA-l-PIB amfifil kotérhálók - hosszanti nyúlásukat kihasználva - alkalmasak lehetnek többek között mesterséges izmokban és pH-szelepekben való felhasználásra.
Köszönetnyilvánítás ELTE TTK Kémiai Intézet, Szerves Kémiai Tanszék MTA Kémiai Kutatóközpont Anyag- és Környezetkémiai Intézet Polimer Kémiai és Anyagtudományi Osztály Fodor Csaba Prof. Iván Béla Dr. Kali Gergely Kasza György Dr. Medzihradszky-Schweiger Hedvig Szabó Ákos Szarka Györgyi Szauer Judit
Kvíz az előző előadáshoz
