Silsesquioxane organofunctionalized with 4-amino-3-hydrazino-5-mercapto-1,2,4-triazole: preparation and subsequent reaction with silver and potassium hexacyanoferrate(III) for detection of l-cysteine

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Preparation of a clay-modified carbon paste electrode based on 2-thiazoline-2-thiol-hexadecylammonium sorption for the sensitive determination of mercury

A montmorillonite from Wyoming-USA was used to prepare an organo-clay complex, named 2-thiazoline-2-thiol-hexadecyltrimethylammonium-clay (TZT-HDTA-clay), for the purpose of the selective adsorption of the heavy metals ions and possible use as a chemically modified carbon paste electrode (CMCPE). Adsorption isotherms of Hg 2+, Pb 2+, Cd 2+, Cu 2+, and Zn 2+ from aqueous solutions as a function of the pH were studied at 298 K. Conditions for quantitative retention and elution were established for each metal by batch and column methods. The organo-clay complex was very selective to Hg(II) in aqueous solution in which other metals and ions were also present. The accumulation voltammetry of Hg(II) was studied at a carbon paste electrode chemically modified with this material. The mercury response was evaluated with respect to the pH, electrode composition, preconcentration time, mercury concentration, cleaning solution, possible interferences and other variables. A carbon paste electrode modified by TZT-HDTA-clay showed two peaks: one cathodic peak at about 0.0 V and an anodic peak at 0.25 V, scanning the potential from -0.2 to 0.8 V (0.05 M KNO 3 vs. Ag/AgCl). The anodic peak at 0.25 V presents excellent selectivity for Hg(II) ions in the presence of foreign ions. The detection limit was estimated as 0.1 μg L -1. The precision of determination was satisfactory for the respective concentration level. 2005 © The Japan Society for Analytical Chemistry.

DETERMINATION OF KINETIC AND THERMODYNAMIC PARAMETERS OF L-CYSTEINE ADSORPTION ONTO GOLD BY THE QCM TECHNIQUE

DETERMINATION OF KINETIC AND THERMODYNAMIC PARAMETERS OF L-CYSTEINE ADSORPTION ONTO GOLD BY THE QCM TECHNIQUE. This article discusses the adsorption kinetics of a L-cysteine monolayer onto a gold surface by means of information obtained through the QCM technique. The results indicate that the adsorption process is rapid and follows the Langmuir isotherm, in which adsorption and desorption are considered. From these measurements the following parameter values were obtained: k(d) = (4.2 +/- 0.4) x 10(-3) s(-1), k(a) = 75 +/- 6 M-1 s(-1), K-eq=(1.8 +/- 0.3) x 10(4) M-1 and Delta G(ads) = -(5.8 +/- 0.2) kcal mol(-1).

Effect of some surfactants on the chemiluminescent reactions of bis(2,4,6-trichlorophenyl)oxalate and bis(2-nitrophenyl)oxalate with hydrogen peroxide

The chemiluminescent reactions of bis(2,4,6-trichlorophenyl)oxalate (TCPO) and bis(2-nitrophenyl)oxalate (2-NPO) with hydrogen peroxide in acetonitrile/water micellar systems (anionic, cationic, and non-ionic) and gamma-cyclodextrin were studied in the presence of fluoranthene or 9,10-diphenylanthracene, imidazole, and two buffer solutions, HTRIS+/TRIS and H2PO4-/HPO42-. The relative chemiluminenscence (CL) intensity is higher in the presence of the cationic (DDAB, CTAC, DODAC, and OTAC), anionic (SDS), and non-ionic (Tween 80) surfactants. In the presence of some non-ionic surfactants (Brij 35, Brij 76, and Tween 20), the CL intensity was partially quenched compared with the reaction with no surfactant. The sensitivity for hydrogen peroxide determination in the range 0.01 x 10(-4) to 1.0 x 10(-4) mol L-1, considering the slope of the calibration curves (maximum peak height of CL vs. concentration), improved with the introduction of DDAH, CTAB, and SDS in HTRIS+/TRIS buffer.

STRATEGIES FOR PREPARATION OF MOLECULARLY IMPRINTED POLYMERS MODIFIED ELECTRODES AND THEIR APPLICATION IN ELECTROANALYSIS: A REVIEW

Molecularly imprinted polymers (MIP's) have been applied in several areas of analytical chemistry, including the modification of electrodes. The main purpose of such modification is improving selectivity; however, a gain in sensitivity was also observed in many cases. The most frequent approaches for these modifications are the electrodeposition of polymer films and sol gel deposits, spin and drop coating and self-assembling of films on metal nanoparticles. The preparation of bulk (body) modified composites as carbon pastes and polymer agglutinated graphite have also been investigated. In all cases several analytes including pharmaceuticals, pesticides, and inorganic species, as well as molecules with biological relevance have been successfully used as templates and analyzed with such devices in electroanalytical procedures. Herein, 65 references are presented concerning the general characteristics and some details related to the preparation of MIP's including a description of electrodes modified with MIP's by different approaches. The results using voltammetric and amperometric detection are described.

Magnetic Ionic Liquids Produced by the Dispersion of Magnetic Nanoparticles in 1-n-Butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (BMI.NTf2)

This paper reports on the advancement of magnetic ionic liquids (MILs) as stable dispersions of surface-modified gamma-Fe2O3, Fe3O4, and CoFe2O4 magnetic nanoparticles (MNPs) in a hydrophobic ionic liquid, 1-n-butyl 3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (BMI.NTf2). The MNPs were obtained via coprecipitation and were characterized using powder X-ray diffraction, transmission electron microscopy, Raman spectroscopy and Fourier transform near-infrared (FT-NIR) spectroscopy, and magnetic measurements. The surface-modified MNPs (SM-MNPs) were obtained via the silanization of the MNPs with the aid of 1-butyl-3[3-(trimethoxysilyl)propyl]imidazolium chloride (BMSPI.Cl). The SM-MNPs were characterized by Raman spectroscopy and Fourier trail: form infrared attenuated total reflectance (FTIR-ATR) spectroscopy and by magnetic measurements. The FTIR-ATR spectra of the SM-MNPs exhibited characteristic absorptions of the imidazolium and those of the Fe-O-Si-C moieties, confirming the presence of BMSPI.Cl on the MNP surface. Thermogravimetric analysis (TGA) showed that the SM-MNPs were modified by at least one BMSPI.Cl monolayer. The MILs were characterized using Raman spectroscopy, differential scanning calorimetry (DSC), and magnetic measurements. The Raman and DSC results indicated an interaction between the SM-MNPs and the IL. This interaction promotes the formation of a supramolecular structure close to the MNP surface that mimics the IL structure and is responsible for the stability of the MIL. Magnetic measurements of the MILs indicated no hysteresis. Superparamagnetic behavior and a saturation magnetization of similar to 22 emu/g could be inferred from the magnetic measurements of a sample containing 50% w/w gamma-Fe2O3 SM-MNP/BMI-NTf2.

cis-Bis(1,10-phenanthroline-j2N,N0)bis-(pyridin-4-amine-jN1)ruthenium(II) bis(hexafluoridophosphate)

In the title complex, [Ru(C12H8N2)2(C5H6N2)2](PF6)2, the RuII atom is bonded to two -diimine ligands, viz. 1,10- phenanthroline (phen), in a cis configuration, in addition with with two 4-aminopyridine (4Apy) ligands, resulting in a distorted octahedral coordination geometry. N—H F hydrogen-bonding interactions play an important role in the crystal assembly: 21-screw-axis-related complex molecules and PF6 counter-ions alternate in helical chains formed along the a axis by means of these contacts. N—H contacts (H centroid = 3.45 A ° ) are responsible for cross-linking between the helical chains along [001].

Synthese und Charakterisierung neuer funktionalisierter Mono- und Bis-tetrahydropyrrolo[3,4-b]carbazole als potentielle DNA-Liganden

Synthese und Charakterisierung neuer funktionalisierter Mono- und Bis-tetrahydro-pyrrolo[3,4-b]carbazole als potentielle DNA-Liganden In der Carbazol-Chemie sollen neue anellierte Verbindungen mit potentieller DNA-Affinität und damit verbundener Antitumoraktivität entwickelt werden. Auf molekularer Ebene sind DNA-Interkalation oder DNA-Rinnenbindung zu erwarten. Darauf aufbauend wurden in Anlehnung an literaturbekannte Cytostatika Mono- und Bis-tetrahydropyrrolo[3,4-b]carbazole synthetisiert, die zur Entwicklung neuer Leitstrukturen bzw. -substanzen beitragen können.In der vorliegenden Arbeit wurde als synthetische Schlüsselreaktion die in unserem Arbeitkreis etablierte Indol-2,3-chinodimethan-Diels-Alder-Reaktion mit geeigneten cyclischen Mono- und Bismaleinimiden als Dienophilen weiterführend genutzt. Auf Grund des Aufbaus von künftigen Struktur-Wirkungsbeziehungen wurden variable Linker zwischen die beiden zu verbindenden Pyrrolotetrahydrocarbazole eingeführt. Diese waren aliphatischer und diamidischer Natur. Diamidische Strukturelemente wurden im Hinblick auf die Entwicklung neuer Peptidomimetika eingeführt. Deren Synthese gelang zum einen über die gemischte Säureanhydrid-Methode und zum anderen über die Azolid-Methode. Die Struktursicherung der als Cycloaddukte erhaltenen Tetrahydrocarbazole erfolgte mittels Standardverfahren (1D-, 2D-NMR-, IR-Spektroskopie und Massenspektrometrie).Enantiomere bzw. Diastereomere chiraler Wirkstoffe unterscheiden sich stark in ihren pharmakologischen Eigenschaften, deshalb müssen Verfahren entwickelt werden, um diese Substanzen gegebenenfalls auch in enantiomerenreiner Form darstellen zu können. Die Racemate der Monotetrahydrocarbazole und die Racemate sowie die dazu diastereomeren meso-Formen der Bistetrahydrocarbazole, die bei der Reaktion entstehen, konnten erstmals mittels chiraler HPLC analytisch getrennt werden.In einer der Synthese ergänzten theoretischen Studie wurde Computer-Molecular-Modelling zur Problematik der Diels-Alder-Reaktion durchgeführt, außerdem wurden kraftfeld-mechanische Berechnungen zur Konformationsanalyse der 'einfachen' Monotetrahydro-carbazole herangezogen und darauf aufbauend schließlich einfache DNA-Docking-Experimente zur ersten Abschätzung des DNA-Binde-Verhaltens der synthetisierten Verbindungen vorgenommen.

Functional polymer coatings — My-Patterning and My-Analysis

In dieser Arbeit werden Strukturen beschrieben, die mit Polymeren auf Oberflächen erzeugt wurden. Die Anwendungen reichen von PMMA und PNIPAM Polymerbürsten, über die Restrukturierung von Polystyrol durch Lösemittel bis zu 3D-Strukturen, die aus PAH/ PSS Polyelektrolytmultischichten bestehen. Im ersten Teil werden Polymethylmethacrylat (PMMA) Bürsten in der ionischen Flüssigkeit 1-Butyl-3-Methylimidazolium Hexafluorophospat ([Bmim][PF6]) durch kontrollierte radikalische Polymerisation (ATRP) hergestellt. Kinetische Untersuchungen zeigten ein lineares und dichtes Bürstenwachstum mit einer Wachstumsrate von 4600 g/mol pro nm. Die durchschnittliche Pfropfdichte betrug 0.36 µmol/m2. Als Anwendung wurden Mikrotropfen bestehend aus der ionischen Flüssigkeit, Dimethylformamid und dem ATRP-Katalysator benutzt, um in einer definierten Geometrie Polymerbürsten auf Silizium aufzubringen. Auf diese Weise lässt sich eine bis zu 13 nm dicke Beschichtung erzeugen. Dieses Konzept ist durch die Verdampfung des Monomers Methylmethacrylat (MMA) limitiert. Aus einem 1 µl großen Tropfen aus ionischer Flüssigkeit und MMA (1:1) verdampft MMA innerhalb von 100 s. Daher wurde das Monomer sequentiell zugegeben. Der zweite Teil konzentriert sich auf die Strukturierung von Oberflächen mit Hilfe einer neuen Methode: Tintendruck. Ein piezoelektrisch betriebenes „Drop-on-Demand“ Drucksystem wurde verwendet, um Polystyrol mit 0,4 nl Tropfen aus Toluol zu strukturieren. Die auf diese Art und Weise gebildeten Mikrokrater können Anwendung als Mikrolinsen finden. Die Brennweite der Mikrolinsen kann über die Anzahl an Tropfen, die für die Strukturierung verwendet werden, eingestellt werden. Theoretisch und experimentell wurde die Brennweite im Bereich von 4,5 mm bis 0,21 mm ermittelt. Der zweite Strukturierungsprozess nutzt die Polyelektrolyte Polyvinylamin-Hydrochlorid (PAH) und Polystyrolsulfonat (PSS), um 3D-Strukturen wie z.B. Linien, Schachbretter, Ringe, Stapel mit einer Schicht für Schicht Methode herzustellen. Die Schichtdicke für eine Doppelschicht (DS) liegt im Bereich von 0.6 bis 1.1 nm, wenn NaCl als Elektrolyt mit einer Konzentration von 0,5 mol/l eingesetzt wird. Die Breite der Strukturen beträgt im Mittel 230 µm. Der Prozess wurde erweitert, um Nanomechanische Cantilever Sensoren (NCS) zu beschichten. Auf einem Array bestehend aus acht Cantilevern wurden je zwei Cantilever mit fünf Doppelschichten PAH/ PSS und je zwei Cantilever mit zehn Doppelschichten PAH/ PSS schnell und reproduzierbar beschichtet. Die Massenänderung für die individuellen Cantilever war 0,55 ng für fünf Doppelschichten und 1,08 ng für zehn Doppelschichten. Der daraus resultierende Sensor wurde einer Umgebung mit definierter Luftfeuchtigkeit ausgesetzt. Die Cantilever verbiegen sich durch die Ausdehnung der Beschichtung, da Wasser in das Polymer diffundiert. Eine maximale Verbiegung von 442 nm bei 80% Luftfeuchtigkeit wurde für die mit zehn Doppelschichten beschichteten Cantilever gefunden. Dies entspricht einer Wasseraufnahme von 35%. Zusätzlich konnte aus den Verbiegungsdaten geschlossen werden, dass die Elastizität der Polyelektrolytmultischichten zunimmt, wenn das Polymer gequollen ist. Das thermische Verhalten in Wasser wurde im nächsten Teil an nanomechanischen Cantilever Sensoren, die mit Poly(N-isopropylacrylamid)bürsten (PNIPAM) und plasmapolymerisiertem N,N-Diethylacrylamid beschichtet waren, untersucht. Die Verbiegung des Cantilevers zeigte zwei Bereiche: Bei Temperaturen kleiner der niedrigsten kritischen Temperatur (LCST) ist die Verbiegung durch die Dehydration der Polymerschicht dominiert und bei Temperaturen größer der niedrigsten kritischen Temperatur (LCST) reagiert der Cantilever Sensor überwiegend auf Relaxationsprozesse innerhalb der kollabierten Polymerschicht. Es wurde gefunden, dass das Minimum in der differentiellen Verbiegung mit der niedrigsten kritischen Temperatur von 32°C und 44°C der ausgewählten Polymeren übereinstimmt. Im letzten Teil der Arbeit wurden µ-Reflektivitäts- und µ-GISAXS Experimente eingeführt als neue Methoden, um mikrostrukturierte Proben wie NCS oder PEM Linien mit Röntgenstreuung zu untersuchen. Die Dicke von jedem individuell mit PMMA Bürsten beschichtetem NCS ist im Bereich von 32,9 bis 35,2 nm, was mit Hilfe von µ-Reflektivitätsmessungen bestimmt wurde. Dieses Ergebnis kann mit abbildender Ellipsometrie als komplementäre Methode mit einer maximalen Abweichung von 7% bestätigt werden. Als zweites Beispiel wurde eine gedruckte Polyelektrolytmultischicht aus PAH/PSS untersucht. Die Herstellungsprozedur wurde so modifiziert, dass Goldnanopartikel in die Schichtstruktur eingebracht wurden. Durch Auswertung eines µ-GISAXS Experiments konnte der Einbau der Partikel identifiziert werden. Durch eine Anpassung mit einem Unified Fit Modell wurde herausgefunden, dass die Partikel nicht agglomeriert sind und von einer Polymermatrix umgeben sind.

Modellkomplexe zur Sauerstoffaktivierung auf Basis des 1,3,4-Thiadiazols

Das Ziel der vorliegenden Arbeit waren die Synthese und Untersuchung von Modellverbindungen zur Sauerstoffaktivierung auf der Basis neuer Ligandensysteme des 1,3,4-Thiadiazols unter Ausarbeitung einer Synthesestrategie zur Derivatisierung der heteroaromatischen 1,3,4-Thiadiazol-Liganden, deren Koordinationsverhalten in Abhängigkeit ihres 2,5-Substitutionsmusters untersucht wurde, sowie die fortführende Bearbeitung bereits bekannter Ligandensysteme zur Erzeugung von homo- und heterovalenten Übergangsmetallkomplexverbindungen.rnDie unter der Verwendung der modifizierten Liganden TPDE, H1TPDP und H1BPMP resultierenden dinuklearen Komplexverbindungen zeigen unterschiedlich starke antiferromagnetische Wechselwirkungen in Abhängigkeit der vorhandenen Brückenliganden. In der Verbindung [Fe6O2(OH)(L´)2(OOCMe3)9(OEt)2] trat eine Fragmentierung des Liganden H1TPDP auf. Das cisoide Ligandensubstitutionsmuster der entstandenen sechskernigen Verbindung ist verantwortlich für die interessanten magnetischen Eigenschaften des Komplexes. rnNeue Perspektiven zur Erzeugung von Modellverbindungen zur Sauerstoffaktivierung wurden mit dem Mono-Chelatliganden H1ETHP und den Bis-Chelatliganden HL2H, H2L2H und H2BATP aufgezeigt. Die Umsetzung von H1ETHP mit verschiedenen Übergangsmetallsalzen resultierte für die Metalle Cr(III), Fe(III), Co(III) und Ni(II) in mononuklearen Verbindungen des Typs [M(ETHP)2]X (X = ClO4, FeCl4, OMe, Cl, Br) sowie in zwei tetranuklearen Verbindungen mit Mn(II) und Cu(II). [Mn4(ETHP)6] besitzt ein propellerförmiges, planares [Mn4O6]2+-System mit einen Spingrundzustand von S = 5. In allen Verbindungen von H1ETHP konnte eine mono-κN-Koordination des 1,3,4-Thiadiazol-Rückgrates über eines seiner beiden endozyklischen Stickstoffdonoratome beobachtet werden. rnAus Umsetzungen der Bis-Chelatliganden wurden fast ausschließlich polynukleare Übergangsmetallkomplexe erhalten. Insbesondere der Ligand H2L2H zeigt eine ausgeprägte Tendenz zur Ausbildung trinuklearer, linearer Komplexe, welche auf Grund ihrer ungeraden Anzahl von Übergangsmetallionen einen Spingrundzustand S ≠ 0 aufweisen.rn Die mit dem Liganden HL2H erhaltenen Verbindungen unterstreichen die hohe Flexibilität dieser Systeme hinsichtlich der Erzeugung polynuklearer und heterovalenter Komplexverbindungen. So konnten in Abhängigkeit vom verwendeten Übergangsmetallsalz trinukleare, pentanukleare, aber auch hepta- und oktanukleare Verbindungen synthetisiert werden. Insbesondere die Komplexe des Mangans und des Cobalts zeigen ein heterovalentes [MnIIMnIII4]- bzw. [CoII2CoIII3]-Motiv, was sich in Spingrundzuständen von S ≠ 0 äußert. Der diamagnetische, achtkernige Fe8-Cluster besitzt eine pseudo C3-symmetrische Anordnung der Metall-Zentren, während für die heptanukleare Cu7-Kette durch ihre stark unterschiedlichen Kupfer-Koordinationsgeometrien interessante magnetische Austauschwechselwirkungen beobachtet werden konnten. Der dreikernige µ3-oxo-verbrückte Komplex des Liganden H2BATP zeigt als interessante strukturelle Eigenschaft ein ein µ3-Verbrückungsmuster des eingesetzten Sulfat-Anions. rnIn allen Komplexen der Bis-Chelatliganden HL2H, H2L2H und H2BATP konnte ein µ2-κN,κN-Koordiantionsmodus des 1,3,4-Thiadiazols und somit eine Abhängigkeit der Verbrückung vom Ligandensubstitutionsmuster beobachtet werden.rn

Polymer nanoparticles : their functionalization for biomedical applications and dynamics near an electrode

In this work, a method for the functionalization of biocompatible, poly(lactic acid)-based nanoparticles with charged moieties or fluorescent labels is presented. Therefore, a miniemulsion solvent evaporation procedure is used in which prepolymerized poly(L-lactic acid) is used together with a previously synthesized copolymer of methacrylic acid or a polymerizable dye, respectively, and an oligo(lactic acid) macromonomer. Alternatively, the copolymerization has been carried out in one step with the miniemulsion solvent evaporation. The increased stability in salty solutions of the carboxyl-modified nanoparticles compared to nanoparticles consisting of poly(lactic acid) only has been shown in light scattering experiments. The properties of the nanoparticles that were prepared with the separately synthesized copolymer were almost identical to those in which the copolymerization and particle fabrication were carried out simultaneously. During the characterization of the fluorescently labeled nanoparticles, the focus was on the stable bonding between the fluorescent dye and the rest of the polymer chain to ensure that none of it is released from the particles, even after longer storage time or during lengthy experiments. In a fluorescence correlation spectroscopy experiment, it could be shown that even after two weeks, no dye has been released into the solvent. Besides biomedical research for which the above described, functionalized nanoparticles were optimized, nanoparticles also play a role in coating technology. One possibility to fabricate coatings is the electrophoretic deposition of particles. In this process, the mobility of nanoparticles near electrode interfaces plays a crucial role. In this thesis, the nanoparticle mobility has been investigated with resonance enhanced dynamic light scattering (REDLS). A new setup has been developed in which the evanescent electromagnetic eld of a surface plasmon that propagates along the gold-sample interface has been used as incident beam for the dynamic light scattering experiment. The gold layer that is necessary for the excitation of the plasmon doubles as an electrode. Due to the penetration depth of the surface plasmon into the sample layer that is limited to ca. 200 nm, insights on the voltage- and frequency dependent mobility of the nanoparticles near the electrode could be gained. Additionally, simultaneous measurements at four different scattering angles can be carried out with this setup, therefore the investigation of samples undergoing changes is feasible. The results were discussed in context with the mechanisms of electrophoretic deposition.

Synthesis of bis(3-{[2-(allyloxy)ethoxy]methyl}-2,4,6-trimethylbenzoyl)(phenyl)phosphine oxide - a tailor-made photoinitiator for dental adhesives

Because of the poor solubility of the commercially available bisacylphosphine oxides in dental acidic aqueous primer formulations, bis(3-{[2-(allyloxy)ethoxy]methyl}-2,4,6-trimethylbenzoyl)(phenyl)phosphine oxide (WBAPO) was synthesized starting from 3-(chloromethyl)-2,4,6-trimethylbenzoic acid by the dichlorophosphine route. The substituent was introduced by etherification with 2-(allyloxy)ethanol. In the second step, 3-{[2-(allyloxy)ethoxy]methyl}-2,4,6-trimethylbenzoic acid was chlorinated. The formed acid chloride showed an unexpected low thermal stability. Its thermal rearrangement at 180 ° C resulted in a fast formation of 3-(chloromethyl)-2,4,6-trimethylbenzoic acid 2-(allyloxy)ethyl ester. In the third step, the acid chloride was reacted with phenylphosphine dilithium with the formation of bis(3-{[2-(allyloxy)ethoxy]methyl}-2,4,6-trimethylbenzoyl)(phenyl)phosphine, which was oxidized to WBAPO. The structure of WBAPO was confirmed by ¹H NMR, ¹³C NMR, ³¹P NMR, and IR spectroscopy, as well as elemental analysis. WBAPO, a yellow liquid, possesses improved solubility in polar solvents and shows UV-vis absorption, and a high photoreactivity comparable with the commercially available bisacylphosphine oxides. A sufficient storage stability was found in dental acidic aqueous primer formulations.