Chemia koordynacyjna w zastosowaniach

Podziękowania XIII Przedmowa XV 1. Analityka. Związki kompleksowe metali w analizie chemicznej 1 1.1. Przedmiot, cel i zadania chemii analitycznej. Podstawowe pojęcia 1 1.2. Techniki i metody w chemii analitycznej 3 1.3. Reakcje w chemii analitycznej 6 1.3.1. Rodzaje reakcji stosowanych w analizie chemicznej 6 1.3.2. Kompleksometria 7 1.4. Problemy współczesnej chemii analitycznej wykorzystującej właściwości związków kompleksowych 10 1.4.1. Właściwości kompleksotwórcze wybranych grup związków organicznych stosowanych we współczesnej analizie chemicznej 11 1.4.1.1. Barwniki azowe o ogólnym wzorze Ar–N=N–Ar′ 11 1.4.1.2. Ditiokarbaminiany o wzorze ogólnym R2CNS2– 12 1.4.1.3. Ditizon i jego pochodne 12 1.4.1.4. 8-Hydroksychinolina i jej pochodne 13 1.4.1.5. Zasady Schiffa 13 1.4.1.6. Porfina i jej pochodne 15 1.4.1.7. Wielkocząsteczkowe związki organiczne oraz układy supramolekularne 16 1.4.1.8. Inne klasy związków organicznych stosowane jako ligandy 17 1.4.2. Rozdzielanie i wzbogacanie próbek do analizy śladowej 17 1.4.2.1. Zagęszczanie próbek analitu metodą ekstrakcji micelarnej 17 1.4.3. Wybrane techniki i metody detekcji 20 1.4.4.4. Elektrody jonoselektywne i pH-metryczne jako prekursory czujników chemicznych 22 1.4.5. Czujniki chemiczne. Podstawowe informacje 23 1.4.5.1. Fotoluminescencja jako źródło sygnałów analitycznych dla czujników optycznych 26 1.5. Kompleksy metali we współczesnej chemii analitycznej 27 1.5.1. Materiały czujnikowe 28 1.5.2. Nowa dziedzina chemii analitycznej – supramolekularna chemia analityczna 29 1.5.3. Zastosowanie kompleksów metali przejściowych w analizie jako czujniki 30 1.5.3.1. Związki kompleksowe metali przejściowych jako składniki czynne czujników. Czujniki anionowe 31 1.5.3.1.1. Receptory anionów zawierające metaloceny. Metody elektrochemiczne 31 1.5.3.1.2. Receptory anionów badane metodami optycznymi 36 1.5.3.1.3. Dalsze przykłady czujników optycznych wybranych anionów 44 1.5.3.2. Przykłady syntetycznych makro- i supramolekularnych optycznych receptorów kationowych 50 1.5.3.3. Kompleksy metali w czujnikach gazów 54 1.5.3.3.1. Czujniki gazowego tlenku azotu(II), NO 54 1.5.3.3.2. Czujniki tlenku węgla, CO 55 1.5.3.3.3. Receptory siarkowodoru, H2S 57 1.5.3.3.4. Kompleksy metali jako czujniki tlenu 59 1.5.3.3.5. Wykrywanie gazów toksycznych 60 1.5.3.3.6. Zastosowanie kompleksów metali w czujnikach gazowych wykonanych z materiałów specjalnych 63 1.5.4. Chiralność układów czujnikowych w analizie chemicznej 65 1.5.4.1. Informacje ogólne 65 1.5.4.2. Przykłady zastosowania kompleksów metali w badaniu chiralności związków 65 1.5.5. Związki metali w kryminalistyce 67 1.5.5.1. Informacje ogólne 67 1.5.5.2. Przykłady zastosowania związków metali w daktyloskopii 68 1.5.5.2.1 Detekcja śladów linii papilarnych 69 1.5.5.2.2. Kompleksy Zn(II) jako detektory śladów 69 1.5.5.2.3. Tlenek rutenu(VIII) w detekcji śladów 70 1.5.5.2.4. Zastosowanie kompleksu europu(III) do detekcji śladów. Metoda TEC (ang. thenoyl europium chelate) 70 1.6. Perspektywy badań i zastosowań kompleksów metali w analizie chemicznej 72 Literatura 73 2. Materiały. Chemia koordynacyjna w nauce o materiałach 77 2.1. Wprowadzenie 77 2.2. Wielościany metaliczno-organiczne 79 2.2.1. Przykłady funkcjonowania układów wielordzeniowych typu MOP 83 2.3. Polimery koordynacyjne 86 2.3.1. Polimery metalosupramolekularne 90 2.3.2. Porowate polimery koordynacyjne (sieci metaliczno-organiczne, MOF) 91 2.3.2.1. Podział porowatych polimerów koordynacyjnych 93 2.3.2.2. Projektowanie sieci metaliczno-organicznych. Synteza retikularna i izoretikularna 96 2.3.2.3. Synteza porowatych polimerów koordynacyjnych 101 2.3.2.4. Modyfikacje związków typu MOF. Metody pre- i postsyntetyczne 103 2.3.2.5. Nazewnictwo sieci metaliczno-organicznych MOF 106 2.3.2.6. Strategie rozbudowy materiałów typu MOF. Dalsza funkcjonalizacja 110 2.3.2.7. Przykłady aktualnych (i potencjalnych) zastosowań sieci metalo-organicznych 113 2.3.2.8. Uwagi ogólne 120 2.4. Próby konsolidacji danych dotyczących materiałów. Poszukiwanie układu okresowego dla nanomaterii 121 2.5. Perspektywy rozwoju nowych materiałów zawierających związki koordynacyjne metali 128 Literatura 129 3. Kataliza. Udział związków koordynacyjnych metali 133 3.1. Wprowadzenie 133 3.2. Kataliza przemysłowa 134 3.2.1. Katalityczne metody syntezy specjalnych chemikaliów 134 3.2.2. Kataliza a zielona chemia 135 3.3. Kataliza i katalizatory 137 3.3.1. Cykl katalityczny 138 3.3.2. Elementarne etapy reakcji katalitycznych 140 3.3.2.1. Asocjacja – dysocjacja 140 3.3.2.2. Utleniające przyłączenie – redukcyjna eliminacja 141 3.3.2.3. Migracyjna insercja – deinsercja 143 3.3.2.4. Utleniające sprzęganie – redukcyjne rozerwanie 144 3.3.3. Kataliza homogeniczna i kataliza heterogeniczna 146 3.3.3.1 Charakterystyka reakcji katalitycznych 149 3.3.3.2. Porównanie katalizy homogenicznej i heterogenicznej 151 3.3.4. Nanokataliza 152 3.3.4.1. Otrzymywanie nanocząstek metali 155 3.3.4.2. Stabilizacja nanocząstek metali 156 3.3.4.3. Mechanizm działania katalizatorów nanocząstkowych 160 3.3.4.3.1. Chemoselektywność reakcji katalizowanych przez nanocząstki 161 3.3.5. Katalizatory immobilizowane 164 3.3.5.1. Nośniki organiczne 165 3.3.5.2. Nośniki nieorganiczne 167 3.4. Ligandy fosforowe 170 3.5. Karbeny N-heterocykliczne 171 3.6. Reakcje katalityczne z udziałem tlenku węgla 172 3.6.1. Hydroformylowanie 172 3.6.1.1 Produkty reakcji hydroformylowania i ich zastosowanie 174 3.6.2. Kwas octowy z metanolu, proces Monsanto i Cativa 176 3.6.3. Procesy karbonylowania 178 3.7. Katalityczne procesy utleniania 179 3.7.1. Aldehyd octowy z etenu, proces Wackera 179 3.7.2. Utlenianie węglowodorów 180 3.7.2.1. Utlenianie cykloheksanu 181 3.7.2.2. Utlenianie p-ksylenu do kwasu tereftalowego 181 3.7.2.3. Epoksydacja 182 3.8. Metateza 184 3.9. Oligomeryzacja 187 3.10. Uwodornienie 188 3.11. Izomeryzacja 190 3.12. Polimeryzacja 192 3.13. Hydrosililowanie 195 3.14. Sililujące sprzęganie 196 3.15. Reakcje tworzenia wiązań C–C z udziałem halogenków arylowych 197 3.15.1. Reakcje karbonylującego sprzęgania 200 3.16. Ditlenek węgla jako substrat w reakcjach katalitycznych 201 3.17. Perspektywy katalizy 203 Literatura 205 4. Medycyna. Rola związków kompleksowych metali 207 4.1. Wprowadzenie 207 4.2. Związki kompleksowe w terapii medycznej 212 4.2.1. Związki metali o działaniu przeciwnowotworowym 212 4.2.1.1. Cisplatyna i jej analogi 214 4.2.1.2. Zjawisko oporności lekowej i sposoby jego pokonywania 220 4.2.1.3. Związki platyny w fazach badań przedklinicznych i klinicznych 221 4.2.1.4. Dalsze udoskonalanie technik leczenia. Nośniki 234 4.2.1.5. Światło i związek światłoczuły. Terapia fotodynamiczna 239 4.2.1.6. Związki kompleksowe platyny w terapii celowanej 241 4.2.1.7. Kompleksy nieplatynowe jako potencjalne leki w chorobach nowotworowych 242 4.2.1.8. Związki kompleksowe metali jako leki przeciwnowotworowe. Podsumowanie 258 4.2.2. Związki nieorganiczne jako leki w chorobach innych niż nowotworowe 261 4.2.2.1. Wprowadzenie 261 4.2.2.2. Cukrzyca 265 4.2.2.3. Choroby wirusowe i bakteryjne 267 4.2.2.4. Leki przeciwpasożytnicze 270 4.2.2.5. Reumatyzm 271 4.2.2.6. Choroby neurodegeneracyjne i psychotropowe 271 4.2.2.7. Choroby układu krążenia 273 4.2.2.8. Zaburzony metabolizm jonów metali w organizmie 273 4.2.2.9. Nadmiar jonów żelaza. Siderofory 276 4.2.3. Radiomedycyna terapeutyczna (radioterapia) 277 4.3. Związki kompleksowe metali w diagnostyce medycznej 280 4.3.1. Wprowadzenie 280 4.3.2. Kompleksy metali w obrazowaniu medycznym 282 4.3.3. Krótki przegląd technik diagnostycznych 283 4.3.3.1. Promieniowanie rentgenowskie 283 4.3.3.2. Rezonans magnetyczny (MRI) 284 4.3.3.3. Obrazowanie optyczne 288 4.3.3.4. Radiomedycyna diagnostyczna 289 4.3.3.4.1. Komputerowa tomografia emisyjna pojedynczych fotonów (SPECT) 289 4.3.3.4.2. Pozytonowa tomografia emisyjna (PET) 294 4.3.4. Związki kompleksowe jako substraty w syntezie nanocząstek stosowanych w medycynie 295 4.4. Perspektywy rozwoju nieorganicznej chemii medycznej 299 4.4.1. Teranostyka 299 4.4.2. Nanomedycyna 303 4.5. Uwagi końcowe 304 Literatura 306