ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

Átírás

1 ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával

2 Kvíz az előző előadáshoz

3 Programajánlatok november :00 ELTE Kémiai Intézet 065-ös terem Észontogató ( 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 ( december 3. 16:00 ELTE Kémiai Intézet 065-ös terem Észontó ( Róka András: Rekaciótípusok december 9. 17:00 ELTE Eötvös terem Alkímia ma ( Turányi Tamás: A légkör kémiája Honlapajánlat: Környezetvédelmi információk, előadásanyagok

4 HÍREK Akadémiai Nívódíj intézetünk tanárának Turányi Tamás nyerte el a Magyar Tudományos Akadémia és az Akadémiai Kiadó egyik nívódíját november 18-án a Reakciómechanizmusok vizsgálata című könyvéért.

5 HÍREK Vizet tűzzel tűzzel vizet Iskolai kísérlet akció2011. 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 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 decemberében, internetes honlapján. Bővebb információ:

6 2010. november 25. Tudományos Diákköri előadás Pásztor Szabolcs Mészáros Róbert: Mosószerek a 21. században Látványos kémiai kísérletek Kóczán György

7 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.

8 Alapötlet Bipolimer ph-izom 1 : 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, (2007)

9 A Ryan féle bipolimer izom működési elve Savas közeg Bázikus közeg Polibázis Polisav

10 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 Felhasználhatóság: hidrofil (PMAA) gyógyászati célok, speciális membránok, nanoreaktorok, szenzorok, enzimhordozók stb. hidrofób (PIB) C. S. Patrickios, T. K. Georgiou, Curr. Opin. Coll. Int. Sci., 8, (2003) G. Erdődi, J. P. Kennedy, Prog. Polym. Sci, 31, 1-18 (2006)

11 A polimetakrilsav-l-poliizobutilén amfifil polimer kotérháló és építőkövei Polimetakrilsav (PMAA): hidrofil polielektrolit, ph függő viselkedés (pk a ~5,5) CH 2 CH 3 C COOH n Poliizobutilén (PIB): alacsony üvegesedési hőmérséklet (T g -70 o C), 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, (2006)

12 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, 1 H-NMR, elemanalízis, TG stb.) A gélek ph-függő duzzadási tulajdonságainak vizsgálata, az eddigi gravimetriás módszerekkel szemben hosszméréssel: longitudinális méretváltozás mérése.

13 5-terc-butil-1,3-dikumil-klorid bifunkciós iniciátor szintézise MeOH, H + 1. CH 3 MgBr 2. NH 4 Cl (aq) DiM t BuIFs CH 2 Cl 2, HCl CaCl 2 t BuDiCumCl t BuDiCumOH

14 Izobutilén kváziélő karbokationos polimerizációja Cl Cl + (n+m+2) -78 o C, n-hexán:ch 2 Cl 2 (60:40 v/v) TMEDA, TiCl 4 Si

15 PIB végcsoport módosításai 2. KOH/H 2 O borabiciklo-[3.3.1.]nonán (9-BBN) Et 3 N O Cl MA-PIB-MA

16 O O PIB O O + O HIDROFIL MONOMER O OH PMAA-l-PIB előállítása GYÖKÖS KOPOLIMERIZÁCIÓ INICIÁTOR, INERT ATMOSZFÉRA DESZILILEZÉS (HCl) O Si TMSMA THF, AIBN M. Haraszti, E. Tóth, B. Iván, Chem. Mater. 18, (2006)

17 Anyagok, bemérések, szintézis PMAA-l-PIB kotérhálók szintézise AIBN iniciátor, MA-PIB-MA makromonomer és TMSMA komonomer felhasználásával. Közös oldószer: THF N 2 atmoszféra Reakcióidő: 3 nap Hőmérséklet: 60 C THF AIBN Elméleti PIB tartalom [m/m%] m PIB [g] 0,4 0,5 0,6 V TMSMA [cm 3 ] 1,24 1,03 0,83 V AIBN [cm 3 ] 6,15 4,29 2,77 V THF [cm 3 ] 2,61 4,67 6,4 Az AIBN THF-es törzsoldatának koncentrációja: 2, mol/dm ,7 0,62 1,58 7,8

18 A térhálók tisztítása és védőcsoport eltávolítás A tisztítás során 10 napon át THF közös oldószerrel extraháltam a mintákat, többször oldószert cserélve Három lépcsős védőcsoport eltávolítás, savas hidrolízis: HCl 5%-os MeOH-s oldatában HCl 5%-os 1:1 (MeOH : H 2 O)-s oldatában HCl 5%-os H 2 O-s oldatában Gélminták az extrakció közben Mintajel: elméleti PIB tartalom (m/m%) Gélminták a HCl-es hidrolízis közben

19 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

20 A ph-függő duzzadási vizsgálat eredményei Gélek relatív mérete ph 2 Relatív mintahossz [%] Gélek relatív mérete ph 5,5 Gélek relatív mérete ph PIB tartalom [m/m%]

21 Összefoglalás t BuDiCumCl 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.

22 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

23 Kvíz az előző előadáshoz