Fotofyzikální a fotochemické vlastnosti nových molekul, supramolekul a preorganizovavých struktur

Kontakt: K. Lang, Bioanorganická laboratoř

Luminiscenční vlastnosti sloučenin, jejich fotostabilita a schopnost produkovat reaktivní singletový kyslík ¹O₂ jsou významnými parametry pro vývoj nových baktericidních materiálů, nosičů molekul plynů, fluorescenčních značek, sloučenin pro fotodynamickou léčbu rakoviny atd. Zabýváme se třemi typy sloučenin.

Porfyrinové a ftalocyaninové senzitizátory

Na obrázku vpravo je základní skelet porfyrinu a ftalocyaninu

Vlastnosti porfyrinoidních fotosenzitizátorů, jako je produkce singletového kyslíku a fluorescence, mohou být modifikovány vhodnou substitucí nebo interakcí s jinou molekulou. Calixareny a cyklodextriny představují hostitelské molekuly s vnitřní dutinou, které s porfyriny vytvářejí supramolekulární konjugáty. Zatímco cyklodextriny lze použít jako inertní ochranné nosiče sensitizátorů, porfyrin-calixarenové komplexy mají zcela odlišné fotofyzikální vlastnosti od volných porfyrinů. Tyto komplexy používáme k sestavení bloků pro studium fotoiniciovaných reakcí.

Molybdenové klastry

Struktura Mo₆L₁₄ (Mo je modře, ligandy fialově).

Studujeme přípravu a vlastnosti luminiscenčních šestijaderných molybdenových klastrů (Mo₆). Jejich struktura je dána oktaedrem Mo²⁺ atomů, které jsou spojeny vazbou kov-kov (viz obrázek). Celkový náboj klastru je kompenzován osmi pevně vázanými vnitřními ligandy a šesti labilními ligandy. Ty jsou vyměnitelné za různé organické ligandy a významně ovlivňují vlastnosti klastrů (např. rozpustnost, stabilitu, luminiscenci). Tyto klastry jsou často chemicky stabilní a mají potenciální využití jako senzory (např. kyslíku, lokalizace borových atomů) nebo jako nové senzitizátory singletového kyslíku. Zajímají nás hlavně hodně luminiscenční klastry, které mají vysoké výtěžky singletového kyslíku.

Boranové klastry

Struktura B10 klastru, který ozářením uvolní O₂.

Ve spolupráci s týmem boranové chemie vyvíjíme světlem regulované přenašeče plynných molekul na bázi boranových klastrů. Jednou z možností je využití námi objevených fotochemických vlastností borových klastrů s platina-platina, paládium-paládium a platina-paládium vazebnými centry pro O₂, CO a SO₂ (viz obrázek). Podstatou procesu je laditelný světelný pulz, který je externím spouštěčem uvolnění plynné molekuly v daném prostoru. Další zajímavou vlastností tohoto procesu je, že přetržení vazby klastr-plyn nastává během několika desítek pikosekund.

Mnohé fotofyzikální vlastnosti klastrů odvozených od B₁₈ jsou překvapivé.

Vybrané publikace

• P. Kubát, J. Šebera, S. Záliš, J. Langmaier, M. Fuciman, T. Polívka, K. Lang, Charge Transfer in Porphyrin-Calixarene Complexes: Ultrafast Kinetics, Cyclic Voltammetry, and DFT calculations. Phys. Chem. Chem. Phys. 13 (2011) 6916-6923.
• D. M. Wagnerová, K. Lang: Photorelease of triplet and singlet oxygen from dioxygen complexes. Coord. Chem. Rev. 255 (2011) 2904-2911.
• J. Bould, T. Baše, M. G. S. Londesborough, L. A. Oro, R. Macías, J. D. Kennedy, P. Kubát, M. Fuciman, T. Polívka, K. Lang: Reversible Capture of Small Molecules On Bimetallaborane Clusters: Synthesis, Structural Characterization, and Photophysical Aspects. Inorg. Chem. 50 (2011) 7511-7523.
• K. Lang, J. Mosinger, D. M. Wagnerová: Photophysical properties of porphyrinoid sensitizers noncovalently bound to host molecules; models for photodynamic therapy. Coord. Chem. Rev. 248/3-4(2004) 321-350.

Projekty

GAČR, P208/10/1678, "Fotofyzika a fotochemie samoorganizovaných nanostruktur" (2010-2012).