Polimeri metacrilici contenenti ferrocene: sintesi mediante ATRP e proprietà

An investigation on the synthesis and properties of ferrocene-containing methacrylate monomer and polymer was carried out. Block copolymers of Ferrocenylmethyl Methacrylate with methyl, butil and esil methacrylate, were also prepared. The side-chain ferrocene-containing polymers and copolymers were prepared via atom transfer radical polymerization (ATRP). The glass transition temperature (Tg) values of the polymers and copolymers were measured by differential scan calorimetry (DSC).The thermal degradation behavior of copolymers was also studied and compared with the respective homopolymers. Cyclic voltammetry was employed to study the electrochemical properties. Preliminar electrochemical studies with a glassy carbon and Indium Tin Oxide electrodes modified with ferrocene-polymer conducted in aqueous and organic media are reported.

Sintesi e proprietà di copolimeri a blocchi anfifilici contenenti cromofori azobenzenici

Le tecniche di polimerizzazione radicalica vivente hanno acquisito negli ultimi anni grande risonanza presso la comunità scientifica, grazie alla loro versatilità sia in termini di monomeri utilizzabili, che di condizioni operative. Oltre a ciò, esse permettono un buon controllo del peso molecolare e della struttura chimica del polimero e prevedono anche la possibilità di funzionalizzare facilmente i gruppi terminali delle catene. Tra queste tecniche, la Reversible Addition–Fragmentation chain Transfer polymerization (RAFT) risulta essere una delle più conosciute ed utilizzate, in quanto permette di ottenere materiali funzionalizzati con architetture molecolari particolarmente sofisticate e/o strutture in grado di autoorganizzarsi spazialmente. In questo contesto, sono stati sintetizzati mediante RAFT dei copolimeri anfifilici contenenti cromofori azobenzenici, in grado di autoassemblarsi in micelle sensibili a stimoli esterni, quali variazioni di temperatura e irraggiamento luminoso ad una adeguata lunghezza d’onda.

Studio di transistor elettrochimici e loro applicazioni

In questa tesi, utilizzando le particolari proprietà del polimero conduttivo poli(3,4-etilenediossitiofene) drogato con polistirene sulfonato , o PEDOT:PSS, sono stati realizzati dei transistor elettrochimici organici (OECTs), in cui il gate e canale source-drain sono stati realizzati depositando su substrato di vetro film sottili di questo polimero. I dispositivi realizzati sono stati caratterizzati, per comprenderne meglio le funzionalità e le proprietà per possibili applicazioni future, in particolare come sensori di glucosio. Il PEDOT:PSS è uno dei materiali più studiati per applicazioni della bioelettronica in virtù della sua grande stabilità chimica e termica, della reversibilità del suo processo di drogaggio, della grande conducibilità e delle sue proprietà elettrochimiche, nonché della sua attività in un vasto range di pH. Vengono trattate nell’elaborato anche le tecniche di deposizione di questo polimero per la creazione di film sottili, necessari per le varie applicazioni nell’ambito della bioelettronica organica, la quale si propone di unire la biologia e l’elettronica in un mutuale scambio di informazioni e segnali. Questa interazione si sta verificando soprattutto nel campo sanitario, come si può evincere dagli esempi riportati nella trattazione. Si conclude la parte teorica con una descrizione degli OECTs: viene spiegata la loro struttura, la capacità di connettere conducibilità ionica ed elettronica e il loro funzionamento, inserendo anche un confronto con i FET (“Field Effect Transistor”), per agevolare la comprensione dei meccanismi presenti in questi strumenti. Per la parte sperimentale si presenta invece una descrizione dettagliata dei procedimenti, degli strumenti e degli accorgimenti usati nel fabbricare i transistor sui quali si è lavorato in laboratorio, riportando anche una piccola esposizione sulle principali misure effettuate: curve caratterische I–V, transcaratteristiche e misure di corrente nel tempo sono le principali acquisizioni fatte per studiare i dispositivi. E’ stata studiata la diversa risposta degli OECTs al variare della concentrazione di PBS in soluzione, mostrando un generale rallentamento dei processi e una diminuzione della capacità di modificare la corrente source-drain al calare della concentrazione. In seguito, è stato effettuato un confronto tra transistor appena fatti e gli stessi analizzati dopo un mese, osservando una riduzione della corrente e quindi della conducibilità, seppur senza una modifica qualitativa delle curve caratteristiche (che mantengono il loro andamento). Per quanto riguarda la possibilità di usare questi dispositivi come sensori di glucosio, si introduce uno studio preliminare sulla risposta di un transistor, il cui gate è stato funzionalizzato con ferrocene, alla presenza di glucosio e glucosio ossidasi, un enzima necessario al trasferimento di elettroni, nella soluzione elettrolitica, seppur con qualche difficoltà, per via della mancanza di informazioni sui parametri da utilizzare e il range in cui compiere le misure (tuttora oggetto di ricerca).

Sintesi e caratterizzazione di copolimeri a blocchi derivanti da acido lattico

I copolimeri derivanti da acido lattico, hanno attirato una grande attenzione, negli ultimi decenni, per le loro caratteristiche di biodegradabilità e biocompatibilità e per questo sono stati ampiamente studiati i loro metodi di sintesi e le loro proprietà. Il lavoro presentato parte dalla sintesi dei due monomeri trimetilene carbonato (TMC) e p-diossanone (PDO) da utilizzare poi nella formazione di copolimeri a blocchi con il lattide commerciale racemo e levogiro. Tali copolimeri dovrebbero presentare la proprietà di memoria di forma. Nell’elaborato sono presentate le diverse tecniche di polimerizzazione sperimentate per ognuno dei copolimeri sintetizzati: la prima parte riguarderà i copolimeri TMC-lattide, inizialmente con lattide racemo (DL-lattide) e poi, trovato un metodo di sintesi appropriato, approfondito con esempi di polimerizzazione TMC-L-lattide; la seconda parte esaminerà invece i copolimeri PDO-DL-lattide.

Sintesi e caratterizzazione di nuovi poliesteri alifatici a base di poli(butilen 1,4-cicloesandicarbossilato) per imballaggi alimentari

Nell’ottica di uno sviluppo ecosostenibile, la progettazione e la realizzazione di imballaggi alimentari devono necessariamente tener conto del destino del materiale al termine della sua vita utile. Negli ultimi anni, infatti, il considerevole incremento dei volumi dei rifiuti plastici e le difficoltà legate al loro smaltimento e riciclo hanno rappresentato le forze motrici per l’individuazione di soluzioni concrete ai problemi connessi alla gestione di tali scarti. Lo sviluppo di nuovi polimeri che soddisfino requisiti di degradabilità, compatibilità con l’ambiente di smaltimento e rilascio di prodotti di degradazione con un basso livello di tossicità, oltre che possedere proprietà fisico-meccaniche adatte per l’applicazione richiesta, offre una possibile soluzione a tali questioni ad oggi irrisolte. Tra i polimeri biodegradabili, il poli(butilene 1,4-cicloesandicarbossilato) (PBCE) è un materiale di grande interesse, in quanto la presenza dell’anello alifatico nell’unità monomerica conferisce al materiale un’elevata cristallinità, una notevole stabilità termica e interessanti proprietà meccaniche. Per contro, l’eccessiva rigidità e fragilità del materiale e la sua lenta cinetica di biodegradazione lo rendono poco versatile e ne limitano notevolmente la gamma di possibili applicazioni. Per tali ragioni, si è scelto di incentrare il presente lavoro sullo sviluppo di copolimeri a base di PBCE, dotati sia di migliori proprietà meccaniche che di una maggiore velocità di degradazione. Lo scopo previsto è stato raggiunto mediante sintesi di due sistemi di copolimeri a blocchi contenenti eteroatomi lungo la catena principale.

Determinazione della concentrazione micellare critica di micelle ottenute mediante copolimeri a blocchi

Lo studio della tesi consiste nella determinazione della concentrazione micellare critica di micelle ottenute da un copolimero a blocchi anfifilico sintetizzato tramite polimerizzazione radicalica vivente RAFT. Il copolimero è stato successivamente funzionalizzato al fine di garantire fluorescenza al polimero e ottenere effetto FRET in presenza di nile red quando è presente sotto forma di micelle.

Produzione di micro-supercapacitori allo stato semisolido per applicazioni portatili

La seguente tesi prevede la costruzione e caratterizzazione di un micro-supercapacitore asimmetrico composto da un anodo a base di ZnO ed un catodo a base di grafene ossido ridotto (rGO); la combinazione di due materiali con differente natura di accumulo di carica permette quindi di ottenere dispositivi con migliori performance elettrochimiche. Entrambi gli elettrodi sono stati depositati per via elettrochimica su substrati flessibili di PET-ITO. L'ottimizzazione delle proprietà dello ZnO è stata fatta tramite l'aggiunta di molecole di tensioattivi durante la deposizione dello stesso. I risultati ottenuti mostrano un effettivo miglioramento delle proprietà elettrochimiche e della trasparenza dei film di ZnO prodotto grazie all'effetto di tali tensioattivi. Inoltre anche le proprietà di rGO sono state ottimizzate allo scopo di ottenere buone proprietà elettrochimiche abbinate all'elevata trasparenza del film prodotto. Infine sono stati costruiti micro-supercapacitori allo stato semisolido con differenti agenti gelificanti (silice e Nanoclay) ed il loro funzionamento è stato dimostrato.

Sintesi e caratterizzazione di polimeri anfifilici a struttura controllata mediante ATRP

Sono stati sintetizzati diversi copolimeri con struttura a blocchi o di tipo statistico aventi struttura e pesi medi molecolari controllati utilizzando polimerizzazioni radicaliche viventi (ATRP). Questi polimeri solitamente esibiscono proprietà superiori rispetto a polimeri con struttura non controllata e alta polidispersità. Alcuni dei polimeri sono stati ottenuti polimerizzando un monomero metacrilico sintetizzato tramite esterificazione di una miscela commerciale costituita da alcoli alifatici a diversa lunghezza di catena. Per fare ciò è stata studiata la polimerizzazione controllata di monomeri metacrilici a diverso peso molecolare, dimostrando che la reattività dipende dalla lunghezza della catena laterale. I nuovi copolimeri ottenuti sono stati caratterizzati tramite 1H-NMR, DSC, TGA, GPC ed IR.

Polymersomes, smaller than you think : ferrocene as a TEM probe to determine core structure

By incorporating ferrocene into the hydrophobic membrane of PEG-b-PCL polymersome nanoparticles it is possible to selectively visualize their core using Transmission Electron Microscopy (TEM). Two different sizes of ferrocene-loaded polymersomes with mean hydrodynamic diameters of approximately 40 and 90 nm were prepared. Image analysis of TEM pictures of these polymersomes found that the mean diameter of the core was 4–5 times smaller than the mean hydrodynamic diameter. The values obtained also allow the surface diameter and internal volume of the core to be calculated.

Ferrocene in conjugation with a Fischer carbene: Synthesis, NLO, and electrochemical behavior of a novel organometallic push-pull system

Using an iterative sequence of Wittig olefination, reduction, oxidation, and condensation of an active methylene group to carbonyl, it was possible to prepare a series of organometallic push-pull molecules [(CO)(5)M=C(OCH3)(-CH=CH-)(n)(C5H4)Fe(C5H5), M = W, Cr, n = 1-4] in which ferrocene is the donor element and a Fisher carbene moeity is the acceptor group. The molecular first hyperpolarizability beta was determined by hyper-Rayleigh scattering experiments. The beta values ranged from 110 x 10(-30) to 2420 x 10(-30) esu in acetonitrile, and they are among the highest reported for organometallic molecules so far. Electrochemical measurements are consistent with the push-pull nature of these compounds.

Photoinduced DNA and Protein Cleavage Activity of Ferrocene-Conjugated Ternary Copper(II) Complexes

Ferrocene-conjugated ternary copper(II) complexes [Cu(L)(B)](ClO4)(2), where L is FcCH(2)N(CH2Py)(2) (Fc = (eta(5)-C5H4)Fe-II(eta(5)-C5H5)) and B is a phenanthroline base, viz., 2,2'-bipyridine (bpy, 1), 1, 10-phenanthroline (phen, 2), dipyrido[3,2-d:2',3'-f]quinoxaline (dpq, 3), and dipyrido[3,2-a:2',3'-c]phenazine (dppz, 4), have been synthesized and characterized by various spectroscopic and analytical techniques. The bpy complex 1, as its hexafluorophosphate salt, has been structurally characterized by X-ray crystallography. The molecular structure shows the copper(II) center having an essentially square-pyramidal coordination geometry in which L with a pendant ferrocenyl (Fc) moiety and bpy show respective tridentate and bidentate modes of binding to the metal center. The complexes are redox active, showing a reversible cyclic voltammetric response of the Fc(+)-Fc couple near 0.5 V vs SCE and a quasi-reversible Cu(II)-Cu(I) couple near 0.0 V. Complexes 2-4 show binding affinity to calf thymus (CT) DNA, giving binding constant (K-b) values in the range of 4.2 x 10(4) to 2.5 x 10(5) M-1. Thermal denaturation and viscometric titration data suggest groove binding and/or a partial intercalative mode of binding of the complexes to CT DNA. The complexes show good binding propensity to the bovine serum albumin (BSA) protein, giving K-BSA values of similar to 10(4) M-1 for the bpy and phen complexes and similar to 10(5) M-1 for the dpq and dppz complexes. Complexes 2-4 exhibit efficient chemical nuclease activity in the presence of 3-mercapto-propionic acid (MPA) as a reducing agent or hydrogen peroxide (H2O2) as an oxidizing agent. Mechanistic studies reveal formation of hydroxyl radicals as the reactive species. The dpq and dppz complexes are active in cleaving supercoiled (SC) pUC19 DNA on photoexposure to visible light of different wavelengths including red light using an argon-krypton mixed gas ion laser. Mechanistic investigations using various inhibitors reveal the fort-nation of hydroxyl radicals in the DNA photocleavage reactions. The dppz complex 4, which shows efficient photoioduced BSA cleavage activity, is a potent multifunctional model nuclease and protease in the chemistry of photodynamic therapy (PDT) of cancer.

Photoinduced DNA and Protein Cleavage Activity of Ferrocene-Appended L-Methionine Reduced Schiff Base Copper(II) Complexes of Phenanthroline Bases

Ferrocene-appended ternary copper(H) complexes of phenanthroline bases having CuN3OS coordination with an axial Cu-S bond derived from L-methionine reduced Schiff base shows red light induced oxidative DNA cleavage activity following a hydroxyl radical pathway. The dipyridophenazine complex, in addition, displays photoinduced oxidative cleavage of bovine serum albumin protein in UV-A light.

Convenient Synthesis of Ferrocene Conjugates Mediated by Benzyltriethylammonium Tetrathiomolybdate in a Multi-Step Tandem Process

The synthesis of a wide range of ferrocene-derived sulfur-linked mono- and disubstituted Michael adducts and conjugates mediated by benzyltriethylammonium tetrathiomolybdate (1) in a tandem process is reported. New route to access acryloylferrocene (4) and 1,1'-diacryloylferrocene (5) is discussed. Conjugation of amino acids to ferrocene is established via their N and C termini and also via side chains employing conjugate addition as key step to furnish mono-and divalent conjugates. This methodology has also been extended to access several ferrocene-carbohydrate conjugates. The electrochemical behavior of some selected ferrocene conjugates was studied by cyclic voltammetry.

Synthesis of multiwall carbon nanotubes by chemical vapor deposition of ferrocene alone

Multiwall carbon nanotubes (MWNTs) filled with Fe nanoparticles (NPs) have been synthesized by thermal chemical vapor deposition of ferrocene alone as the precursor. The MWNTs were grown at different temperatures: 980 and 800 degrees C. Characterization of as-prepared MWNTs was done by scanning and transmission electron microscopy, and X-ray diffraction. The transmission electron microscopy study revealed that Fe NPs encapsulated in MWNTs grown at 980 and 800 degrees C are spherical and rod shaped, respectively. Room-temperature vibrating sample magnetometer studies were done on the two samples up to a field of 1T. The magnetization versus magnetic field loop reveals that the saturation magnetization for the two samples varies considerably, almost by a factor of 4.6. This indicates that Fe is present in different amounts in the MWNTs grown at the two different temperatures. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.