Напылённые слои карборанилпорфиринов в фото-и термоиндуцируемых процессах с участием кислорода
Диссертация
Целью данной работы являлся синтез новых карборанилпроизводных дейтеропорфирина и протопорфирина, получение твердофазных систем на основе синтезированных КП в виде напылённых слоёв и установление зависимости активности полученных систем в фотои термоиндуцируемых процессах (фотогенерация синглетного кислорода в газовую фазу, формирование сенсорного отклика) от супрамолекулярной структурной… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
- 1. 1. Синтез, химические и физические свойства безметальных карборанилпроизводных порфиринов
- 1. 1. 1. Химическая структура и электронное строение безметальных порфиринов
- 1. 1. 2. Особенности структуры и свойств карборанов
- 1. 1. 3. Основные направления использования карборанилпорфиринов
- 1. 1. 4. Методы получения карборанилсодержащих порфиринов
- 1. 2. Электронная структура, свойства и методы детектирования синглетного кислорода
- 1. 2. 1. Электронная конфигурация молекулы синглетного кислорода
- 1. 2. 2. Методы детектирования синглетного кислорода в газовой фазе
- 1. 3. Порфиринсодержащие твердофазные системы
- 1. 3. 1. Методы получения, исследование структуры и применение твердофазных систем на основе порфиринов
- 1. 3. 2. Атомно-силовая микроскопия как метод изучения твердофазных напылённых систем
- 1. 4. Порфирины как модификаторы полупроводниковых сенсоров
- 1. 1. Синтез, химические и физические свойства безметальных карборанилпроизводных порфиринов
- ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
- 2. 1. Объекты исследования и приготовление образцов
- 2. 1. 1. Используемые порфирины
- 2. 1. 2. Особенности синтеза карборанилпорфиринов
- 2. 1. 3. Методики синтеза карборанилпорфиринов
- 2. 1. 4. Получение вакуумно-напыленных слоев порфиринов на кварцевых подложках и на поверхности сенсоров
- 2. 1. 5. Температурная обработка вакуумно-напыленных слоев порфиринов
- 2. 2. Методика исследования генерации синглетного кислорода при фотовозбуждении твердофазных порфиринсодержащих систем
- 2. 2. 1. Экспериментальная установка для исследования генерации синглетного кислорода в газовую фазу при фотовозбуждении порфириновых слоев
- 2. 2. 2. Количественные измерения скорости и квантового выхода генерации синглетного кислорода
- 2. 3. Методика анализа сенсорного отклика полупроводниковых сенсоров на основе SnO?
- 2. 4. Методы исследования структуры и свойств порфиринов
- 2. 4. 1. Исследование морфологии напылённых слоев карборанилпорфиринов с помощью метода атомно-силовой микроскопии
- 2. 4. 2. Исследование кристаллической структуры напылённых слоёв карборанилпорфиринов с помощью просвечивающий электронной микроскопии
- 2. 1. Объекты исследования и приготовление образцов
- 3. 1. Зависимость морфологии напылённых слоёв от поверхностной концентрации карборанилпорфирина по данным АСМ
- 3. 2. Влияние отжига напылённых слоёв КП на морфологию карборанилпорфиринов по данным просвечивающей электронной микроскопии
- 4. 1. Основные процессы, определяющие фотосенсибилизироваиную генерацию синглетного кислорода
- 4. 2. Зависимость фотосенсибилизированной генерации синглетного кислорода от концентрации напылённых карборанилпорфиринов и от морфологии напыленных слоев карборанилпорфиринов
- 5. 1. Сенсорный отклик при модифицировании поверхности БпОг карборанил порфиринами
- 5. 2. Возможная природа сенсорного отклика
Список литературы
- Березин Б.Д., Ениколопян Н. С. Металлопорфирины. М., Наука, 1988, 158 с.
- Тарасевич М.П., Радюшкина К. А. Катализ и электрокатализ металлопорфиринами. М., Наука, 1982,220 с.
- Успехи химии порфиринов// Под ред. Голубчикова О. А. СПб: НИИ Химии СПб, 1997. Т.1. 357 с.
- Т. Yokoyama, S. Yokoyama, Т. Kamikado, Y. Okuno, S. Mashiko. Selective assembly on a surface of supramolecular aggregates with controlled size and shape.// Nature, V.413, 2001, p. 619−621
- Граймс P. Карбораны. M., Мир, 1974, 224 с.
- Захаркин Jl.И., Ковредов А. И., Ольшевская В.А./ Новый метод введения органической группы к атому бора карборанов// Изв. АН СССР, Сер. хим., 1980, т. 7, сс. 1691−1697.
- Соловьева А.Б., Череменская О. В., Боровков В. В., Пономарев Г. В., Тимашев С. Ф. Кинетические особенности гидроксилирования холестирина в присутствии димерных порфиринатов марганца. Ж.физ.химии, т.72, № 9, 1998, сс. 1601−1606.
- Baldwin J.E., Grossley M.J., Debernardis J. F/ Efficient peripheral functionalization of porphyrins// Tetrahedron, 1982, vol. 38, N 5, p. 685−692
- Аскаров K.A., Березин Б. Д., Евстигнеева P.П. и др. Порфирины: структура, свойства, синтез. И. «Наука», 1985, 335
- V. Hamacher, J. Wrachtrup, В. V. Maltzan/EPR and ENDOR study of porphirins and their covalently linked diers// Appl. Magn. Reason, N 4, p. 238−258, 1993
- Wasielewski M.R., Thompson J.F./ 9-desoxo-9,10-dehydrochlorophyll a a new chlorophyll with a n effective 20-pi electron macrocycle// Tetrahedron Lett., 1978, N 12, p. 1043−1046
- Thomas D.W., Martell А.Е./ Metal Chelates of Teteraphenylporphine and of Some p-substituted derivatives.// Org. & Bio. Chem., 1959, Vol. SI, p. 5111−5119
- Миронов А.Ф., Румянцева В. Д., Кулиш М.А./Синтез и свойства мезоацетилзамещённых порфиринов//ЖОХ, 1971, т. 41, № 5, с 1114—1118
- Калинин В.Н. /Исследование свойств карборановых систем.// Диссертация, 1976.
- Евстигнеева Р.П./ Карборанилпорфирины и перспективы использования их в борнейтронзахватной терапии рака// Успехи химии порфиринов, Т. 3, 2001, 150−159
- Locher G.L./ Capture of thermal neutrons by boran// Am. J. Roentgenol. Radium Ther., 1936, 36, 1
- Barth R.F., Solovay A.H., Brugger R.M./ Boron Neutron Capture Therapy of Brain Tumors: Past History, Current Status, and Future Potential.// Clin. Sci. Rew. 1996, P. 534−550.
- Phillips Th. L./ Boron neutron capture therapy: finally come and age? // Int. J. Rad. Oncology, 1994,28 (5), 1215−1216.
- S.B. Kahl, D.D. Joel, G.C. Finkel, R.L. Micca, M.M. Nawrocky, J.A. Coderre, D.N. Slatkin/ Synthesis of boronated porphyrins with different hydrophobicity.// Basic Life Sci., 1989, V. 50, P. 325−332.
- M. Miura, D. Gabel, G. Oenbrink, R.G. Fairchild/ Preparation of Carboranil porphyrins for BNCT.// Tetrahedron Lett., 1990, V. 31, P. 2247−2250
- S.B. Kahl, M.-S. Koo/ Synthesis of tetrakis-carborane-carboxylate Esters of 2,4-Bis-(a, p-dihydroxyethil)-deuteroporphyrin IX.// J. Chem. Soc., Chem. Comm., 1990, V. 24, P. 1769−1771
- Р.П.Евстигнеева, В. Н. Лузгина, В. А. Ольшевская, Л. И. Захаркин./ Синтез о- и м-карбораносодержащих производных 5,10,15,20-тетра (п-аминофенил)порфирина.// Доклады академии наук, 1997, том 357, № 5, с. 637−639.
- Л.И.Захаркин, В. А. Ольшевская, Р. П. Евстигнеева, В. Н. Лузгина, Л. Е. Виноградова, П. В. Петровский./ Синтез 5,10,15,20 тетра3-(о- и м- карборанил) бутил. порфиринов, содержащих ст-связь С-В. \ Известия академии наук. Серия химическая, 1998, № 2.
- R.C. Hauscholter, R.W. Rudolph/ /neso-tetracarboranylporphyrins.// J. Am. Chem. Soc., 1978, V. 100, P. 4628−4629.
- R.C. Hauscholter, R.W. Rudolph, N.M. Butler/ The preparation and characterization of several /neso-carboranylporphirins.// J. Am. Chem. Soc., 1989, V. 100, P. 2620−2622.
- Р.П.Евстигнеева, В. Н. Лузгина, В. А. Ольшевская, Л. И. Захаркин./ Синтез о- и м-карбораносодержащих производных 5,10,15,20-тетра (п-аминофенил)порфирина.// Доклады академии наук, 1997, том 357, № 5, с. 637−639.
- М. Miura, D.D. Joel, М.М. Nawrocky. et. al. Synthesis of nickel tetracarboranylpehhylporphyrin for BNCT/ In: Advances in BNCT. Amsterdam: Elsvier, 1977, V. 2, P. 56−61.
- Р.П.Евстигнеева, В. А. Ольшевская, В. Н. Лузгина, А. В. Зайцев, Л. И. Захаркин./ Синтез новых анионных оозо-монокарборанилпроизводных 5,10,15,20тетрафенилпорфирина.// Доклады академии наук. Серия химическая, 2000, Т. 375, № 5, с. 631−633.
- Р.П.Евстигнеева, В. Н. Лузгина, А. Ю. Горшков, П. В. Петровский, В. А. Ольшевская, Л. И. Захаркин./ Синтез карборановых производных 2-(2-карбокси)винил.-5,10,15,20-тетрафенилпорфирина.// ЖОХ, 2003, том 39, № 1, с. 151−153.
- R.S.MulIiken. Interpretation of the Atmospheric Oxygen Bands: Electronic Levels of the Oxygen Molecule // Nature, vol. 122 (3075), 505 (1928).
- E.A.OgryzIo. The Nature of Singlet Oxygen. In: Singlet Oxygen. Reactions with Organic Compounds and Polymers. Ed. by B. R&nby and J.F.Rabck. John Wiley & Sons. Chichester-New York-Brisbane-Toronto. 1978. P. 4−12.
- M.Kasha. Singlet Oxygen Electronic Structure and Energy Transfer. In: Singlet O2. Volume I: Physical-Chemical Aspects. Ed. by A.A.Frimer. CRC Press, Inc. Boca Raton, Florida. 1985. Pp. 1−11.
- A.M.Falick, B.H.Mahan, R.J.Myers. Paramagnetic Resonance Spectrum of the 'Ag Oxygen Molecule //J.Chem.Phys., vol.42, № 5, p.1837−1838 (1965).
- E.Wasserman, V.J.Kuck, W.M.Delavan, W.A.Yager. Electron Paramagnetic Resonance of 'A Oxygen Produced by Gas-Phase Photosensitization with Naphthalene Derivatives.// J.Amer.Chem.Soc., vol.91(4), 1040−1041 (1969).
- А.А.Красновский. Синглетный кислород и механизм фотодинамического действия порфиринов. В книге: Успехи химии порфиринов, т. З, сс.191−216. СПб: НИИ Химии СПбГУ (2001).
- S.J.Arnold, E.A.OgryzIo, H.Witzke. Some New Emission Bands of Molecular Oxygen. // J.Chem.Phys., vol.40(6), 1769−1770 (1964).
- A.U.Khan, M.Kasha. Chemiluminescence Arising from Simultaneous Transitions in Pairs of Singlet Oxygen Molecules // J.Amer.Chem.Soc., vol.92(l 1), 3293−3300 (1970).
- C.Tanielian, C.Wolff. Porphyrin-Sensitized Generation of Singlet Molecular Oxygen: Comparison of Steady-State and Time-Resolved Methods. // J.Phys.Chem., vol.99, pp.9825−9830 (1995).
- B.M.Monroe. Singlet Oxygen in Solution: Lifetimes and Reaction Rate Constants. In: Singlet O2. Volume I: Physical-Chemical Aspects. Ed. by A.A.Frimer. CRC Press, Inc. Boca Raton, Florida. 1985. Pp. 178−224.
- А.А.Красновский. Люминесценция при фотосенсибилизированном образовании синглетного кислорода в растворах. В кн.: Возбужденные молекулы. Кинетика превращений. Под ред.А. А. Красновского. Л.: Наука, 1982, с.32−50.
- I.D.Clark, R.P.Wayne. The Absolute Cross-section for Photoionization of 02('Ag) // Mol.Phys., vol.18, № 5, p.523−531 (1970).
- D.R.Kearns. Physical and Chemical Properties of Singlet Molecular Oxygen. // Chem.Rev., vol.71, № 4, PP. 395−427.
- А.Н.Романов, Ю. Н. Руфов. Высокочувствительный хемилюминесцентный метод регистрации синглетного 1Ag02 кислорода в газовой фазе. // Ж.физ.химии, т.72, с. 2094 (1998).
- И.А.Мясников, В. Я. Сухарев, А. Ю. Куприянов, С. А. Завьялов. Полупроводниковые сенсоры в физико-химических исследованиях. М.: Наука. 1991. 327 с.
- Завьялов С.А., Мясников И. А. Исследование эмиссии синглетного кислорода с поверхности твердых тел методом полупроводниковых детекторов. // Докл. АН СССР, т.257, № 2, с.392−396 (1981).
- А.Б. Соловьева, С. Л. Котова, С. А. Завьялов, Т. Н. Румянцева, Н. Н. Глаголев, С. Ф. Тимашев. Иммобилизованные на полимерных носителях порфириновые основания как сенсибилизаторы фотогенерации синглетного кислорода. ЖФХ. Т. 74, № 1, 2000. с. 592−597.
- Ed. by В. Delmon, J. Amsterdam. Catalysis. Geterogeneous asnd homogeneous. Elsevier p. 550, 1975.
- A. Maldotti, A. Molinari, L. Andreotti, M. Fogagnolo, R./ Novel reactivity of photoexcited iron porphirins caged into a polyfluoro sulfonated membrane in catalytic hydrocarbon. Amadelli. Chem. Comm. № 4, 1998. p. 507−508.
- T. Mathew, S.Kuriakose. Cobalt (II) porphyrins supported on cross linked polymer matrix as a model compounds. J. porphyrins and phthalocyanincs. № 3, 1999. p. 316−321.
- S.Lust, C. Levy-Clement. Macropores on medium doped p-type silicon: chemical limitations of the pore formation in various organic HF electrolytes. Materials of the 2-nd International Conference «Porous semiconductors», p. 24−25.
- M.Christophersen, P. Merz, J. Carstensen, H.FoII. A new method of silicon microstructuring with electrochemical etching. Materials of the 2-nd International Conference «Porous semiconductors», p. 80−81.
- L.Baranov, L.V.Tabulina, L.S.Stanovaya, A.A.Kovalevsky. The impact of chemisorption on porous silicon formation. Materials of the 2-nd International Conference «Porous semiconductors», p. 228.
- А.Б. Соловьева, А. И. Самохвалова, T.C. Лебедева, B.C. Пшежецкий, Л. В. Кармилова, Н. С. Ениколопян. Влияние иммобилизации на каталитические свойства пара-тетраминофенилпорфирината марганца ацетата. Доклады Академии Наук. Т. 290, № 6, 1986. с. 1383−1386.
- А.В. Solovieva, Е.А. Lukashova, A.V. Vorobiev, S.F. Timashev./ Polymer sulfofluoride films as carriers for metalloporphyrin catalysts. React. Polym. V. 16, № 1, 1991. p. 9−17.
- R. Bonnet, A. Galia. Photobactericidal films based on regenerated cellulose. Biotechnol. & Biotechnol. Eq. V.8, № 1, 1994. p. 68−74.
- T. Mathew, M. Padmanabhan, S. Kuriakose. Structurally deformed metalloporphyrins on polymer support by anchoring at porphyrin periphery. Ind. J. Chem. V. 34, № 10, 1995. p. 903−906.
- А.Г. Говоров, А. Б. Корженевский, О. И. Койфман, Т. Г. Шикова. Каталитические свойства иммобилизованных на поливиниловом спирте природных порфиринов и их металлокомплексов в реакции разложения. ЖФХ. Т. 69, № 10, 1995. с. 1776−1778.
- Ю.Э. Кирш. Поли-Ы-винилпирролидон и другие поли-Ы-виниламиды. Издательство «Наука». Москва 1998.
- R. Bonnet, R. Evans, A. Galia. Immobilized photosensitizers: photosensitizer films with microbicidal effects. Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. V. 3191, 1977. p. 79−88.
- Y. Amao, K. Asai, I. Okura. Novel optical oxygen sensing by phosphorescence quenching of palladium porphyrins self-assembled film on alumina plate. J. porphyrins and phthalocyanines. V. 4, № 2, 2000. p. 179−184.
- Y. Amao, K. Asai, I. Okura. Oxygen sensing based on lifetime of photoexcited triplet state of platinum porphyrins-polysterene film using time-resolved spectroscopy. J. porphyrins and phthalocyanines. V. 4, № 3, 2000. p. 292−299.
- S. Roosli, E. Pretsch, W. Morf, E. Tsuchida, H. Nishide. Anal. Chim. Acta. V. 338, 1997. p. 119−125.
- V.Lysenko, S. Perichon, B. Remaki, B. Champagnon, D.Barbier. Micro-Raman scattering for thermal conductivity measurements in meso-PS. Materials of the 2-nd International Conference «Porous semiconductors», p. 73−74.
- V.Lysenko, S. Perichon, B. Remaki, B. Champagnon, D.Barbier. Micro-Raman scattering for thermal conductivity measurements in meso-PS. Materials of the 2-nd International Conference «Porous semiconductors», p. 73−74.
- A. Pomogailo, V. Razumov, I. Voloshanovskii. Synthesis and structure of vinylporphyrin metal complexes and thir copolymerization spectral Luminescence properties of Zn Copolymers in solution. J. porphyrins and phthalocyanines. V. 2, № 3, 2000. p. 45−64.
- H. Nishide, Y. Tsukachara, E. Tsuchida. J. Phys. Chem. V. 102, 1998. p. 8766−8770.
- A.Mayne, S. Bayliss, L.Buckberry. Culturing neurons on silicon. Materials of the 2-nd International Conference «Porous semiconductors», p. 84−85.
- H. Jiang, W. Su, J. Hazel, J. Grant, V. Tsukruk, T. Cooper, T. Bunning. Electrostatic self-assembly of sulfanated С-60-porphyrin complexes on chitosan thin films. Elsevier Science S.A. V. 372, 2000. p. 9.
- E. Durantini. Synthesis of meso-nitrophenylpophyrins covalently linked to a polyphenylene chain bearing methoxy groups. J. porphyrins and phthalocyanines. V. 4, № 3, 2000. p. 233−242.
- H. Aota, T. Reikan, A. Matsumoto, M. Kamachi. Syntheses and properties of pi.-conjugated polymers containing chromophore. Chem. Lett. № 4, 1998. p. 335−336.
- А.Г. Говоров, А. Б. Корженевский, О. И. Койфман. Иммобилизация феофитина «Ь» на поливиниловом спирте. Изучение свойств иммобилизатов. Изв. Вузов. Химия и хим. технология. Т. 36, № 3, 1993. с. 75.
- G. Binning, Н. Rohrer. Scanning tunneling microscopy. Trends in Physics, Vol. 18, 1984, p. 38−46
- Зайцева B.H. /Особенности релаксации и механических свойств поверхностных слоёв стеклообразных полимеров и нанокомпозиты на их основе.// МГУ, Дисс. канд. ф.-м.н., Москва, с. 237, 2004
- S. Marias/ Characterization of the early stages in biofilm development.// Дисс. канд. б.н., Stellenbosch, с. 90, 2004
- V.J. Morris, A.R. Kirby, A.P. Gunning. Atomic force microscopy for biologist. Imperial College Press, 1999
- J.H. Pringle, M. Fletcher. Influence of substratum hydration and adsorbed macromolecules on bacterial attachment to substrates. Appl. Environ. Microbiol. V. 51(6) 1986, p. 1321−1325
- M. Kunitake, N. Batina, K. Itaya. Self-organized porphyrin array on iodine-modified Au (111) in electrolyte solutions: in situ scanning tunneling microscopy study. Langmuir, V. 11, 1995, p. 2337−2340.
- С. M. Drain, J. D. Batteas, G. W. Flynn, T. Milic, Ning Chi, D. G. Yablon, H. Sommcrs/ Designing supramolecular porphyrin arrays that self-organize into nanoscale optical and magnetic materials/ PNAS, V. 99, supl. 2, 2002, p. 6498−6502
- Rakow NA, Suslick KS. A colorimetric sensor array for odour visualization. Nature V. 406, 2000, p. 710−713
- Bhyrappa P., Vaijayanthimala G., Suslick K.S. Shape-selective ligation to dendrimer-metalloporphyrins. J. Am. Chem. Soc. V. 121, 1999, p. 262−263
- Suslick K.S., Rakow N.A., Kosal M.E., Chou J.H. The materials chemistry of porphyrins and metalloporphyrins. J Porphyrins Phthalocyanines, V. 4, 2000, p. 407−413
- G. Ashkenasy, A. Ivanisevic, R. Cohen, С. E. Felder, D. Cahen, A. B. Ellis, A. Shanzer. Assemblies of «Hinged» Iron-Porphyrins as Potential Oxygen Sensors. J. Am. Chem. Soc., V. 122, 2000, p. 1116−1122
- Vaughan, A. A.- Baron, M. G.- Narayanaswamy, R. Optical ammonia sensing films based on immobilized metalloporphyrins. Analytical Communications 1996, V. 33, 393 396.
- Malinski, Т.- Taha, Z. Nitric oxide release from a single cell measurment in situ by a porphyrinic-based microsensor. Nature 1992, 358, 676−678.
- B.H. Лузгина, Е. И. Филипович, Т. Г. Токарева, Р.П. Евстигнеева/ Синтез монокарбоксипроизводных ПП и их металлокомплексов.// Изв. Высш. Уч. Завед., Химия и хим. технология, т. 3, в. 3, с. 33−39, 1988.
- A.M. Гуляев, О. Б. Мухина, А. В. Титов. Газовые сенсоры на основе тонких плёнок оксида олова// Сенсор 2000. Сенсоры и микросистемы. Материалы докладов всероссийской конференции с международным участием, С.-П., 2000, С. II, С -8
- A.M. Гуляев, О. Б. Мухина, О. Б. Сарач, А. В. Титов. Особенности технологии и свойства тонкоплёночных сенсоров на основе Sn02, полученных реактивным магнетронным напылением.// Сенсор 2001 АНО «ИРИСЭН» с. 10−21
- О.Б. Сарач. Создание газовых сенсоров на основе тонких плёнок диоксида олова. Дис. Канд. Техн. Наук.-М., 2004−180
- Timashev S.F. Flicker-Noise spectroscopy as a tool for analysis of fluctuations in physical systems, in: G. Bosman, ed. Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations -I CNF 2001. World Scientific. New Jersey-London. 2001. 775−778.
- Тимашев С.Ф. Наука о «сложном»: феноменологическая основа и возможности приложения к решению проблем химической технологии. Теоретические основы химической технологии. 2000. Т.34. № 4. С.339−352.
- Тимашев С.Ф., Встовский Г. В. Фликкер-шумовая спектроскопия в анализе хаотических временных рядов динамических переменных и проблема отношения «сигнал-шум». Электрохимия. 2003. Т.39. № 2. С.149−162.