Sloučeniny zlata

Zlato jako katalyzátor

Před 80. lety 20. století se mělo za to, že zlato má omezenou katalytickou aktivitu. Pokrok vedený průkopníky, jako byli F. Dean Toste a Alois Fürstner, však povýšil zlato na klíčovou roli v katalýze přechodných kovů. Katalýza zprostředkovaná zlatem (někdy označovaná jako pi-kyselinová katalýza) se obvykle opírá o komplexy zlata(I) vázané fosfinem a v poslední době se ukazuje jako silný katalyzátory pro tvorbu vazeb C-C, schopné provádět různé reakce za mírných podmínek, včetně cyklopropanací, izomerizací enynů, Rautenstrauchových přeskupení, ene reakcí a rozšiřování kruhů. Katalytický systém obvykle zahrnuje fosfinový komplex chloridu zlata(I) v kombinaci se stříbrnou solí, aby se aktivní forma vytvářela in situ.

Zlato také překročilo svou okrasnou roli a stalo se katalyzátorem pozoruhodného významu ve farmaceutických procesech. Zlaté katalyzátory hrají klíčovou roli při syntéze farmaceutických meziproduktů, čímž zvyšují účinnost výroby léčiv.

Zlatá katalýza se ukázala jako obzvláště silný syntetický nástroj ve spojení s organokatalýzou. Synergie mezi komplexy zlata a organokatalyzátory vykazuje pozoruhodnou účinnost a podporuje různé reakce od karbonylových adicí po cykloadice. Tato katalytická zdatnost nejen urychluje reakční rychlost, ale také umožňuje syntézu komplexních meziproduktů léčiv s vynikající selektivitou. S rozvojem farmaceutického výzkumu binární katalytické systémy využívající jak zlato, tak organokatalyzátory nadále redefinují syntetické strategie a připravují půdu pro racionálnější a udržitelnější procesy vývoje léčiv.

Chlorid zlata

Chlorid zlata(III), sloučenina vzniklá kombinací zlata a chloru, vykazuje v přírodě monoklinickou strukturu. Existuje ve dvou formách: hydratované a bezvodé. Obě formy jsou hygroskopické a na světlo citlivé pevné látky. Chlorid zlata(III) je Lewisovou kyselinou a reaguje s HCl za vzniku HAuCl4.

Slouží jako katalyzátor v organické syntéze a usnadňuje vytváření složitých molekulárních struktur nezbytných pro farmaceutický pokrok. Jeho antimikrobiální vlastnosti navíc přispívají k výzkumu nových antibiotik, které řeší infekce odolné vůči lékům.

Při tepelném rozkladu chloridu zlata(III) navíc vzniká chlorid aurou, známý také jako chlorid zlata(I). Ten má tetragonální krystalovou strukturu a je mírně rozpustný ve vodě. Chlorid zlata(I) slouží jako katalyzátor s aminy k provádění synergické katalýzy při funkcionalizaci aldehydů za vzniku alkynyl aldehydu a alenylyl aldehydu prostřednictvím α-alkynylace a α-alenylace.

Trihydrát chloridu zlata je krystalická sloučenina kombinující molekuly zlata, chloru a vody. Slouží jako činidlo v analytické chemii, pomáhá při identifikaci a kvantifikaci látek a používá se také při syntéze různých sloučenin zlata. Kromě toho hraje klíčovou roli v procesu galvanického pokovování, protože umožňuje nanášení zlata na jiné kovové povrchy. Trihydrát chloridu zlata(III) se navíc používá jako rozhodující prekurzor pro syntézu Au NP různými metodami. Například HAuCl4 se používá v Turkevichově metodě k syntéze 20 nm částic. Brustova-Schiffrinova metoda byla vyvinuta pro kontrolu velikosti a nízké disperzity Au NP s použitím roztoku HAuCl4.

Nanočástice zlata

Koloidní nanočástice, známé jako zlaté nanočástice (AuNPs), vykazují rozmanité povrchové funkce spolu s vynikajícími tepelně-mechanickými vlastnostmi, vysokým povrchem a nízkou toxicitou. Nanočástice zlata se běžně vyrábějí v kapalném prostředí redukcí kyseliny chlorové. Po rozpuštění kyseliny se rychle smísí s redukčním činidlem. Tento proces vede k redukci iontů Au3+ na neutrální atomy zlata. Jakmile vznikne více těchto atomů zlata, roztok se přesytí a následně se začnou srážet částice zlata subnanometrových rozměrů.

Díky své sférické struktuře, velkému poměru povrchu k objemu a vynikající biokompatibilitě jsou nanočástice zlata široce využívány v biomedicínských aplikacích, včetně diagnostiky založené na elektrochemických senzorech a drug delivery. Používají se také k detekci biomarkerů při diagnostice srdečních onemocnění, rakoviny a infekčních agens. Nanočástice zlata jsou také běžné v imunoanalýzách s laterálním průtokem, přičemž běžným příkladem v domácnostech je domácí těhotenský test. Kromě toho umožňují konjugaci s terapeutickými látkami díky obrovskému poměru plochy povrchu a objemu. Zlaté nanočástice mohou při vystavení světlu o vlnové délce 700 až 800 nm generovat teplo. Tato vlastnost jim umožňuje ničit specifické nádory. Když se na nádor obsahující nanočástice zlata aplikuje světlo, rychle se zahřejí a usmrtí nádorové buňky. Tato léčba se nazývá hypertermická terapie.

Nanočástice zlata se také používají v mikroskopii s rezonančním rozptylem v temném poli k detekci mikrobiálních buněk a jejich metabolitů, biologickému zobrazování nádorových buněk a identifikaci receptorů na jejich povrchu. Využívají se také při studiu endocytózy. Nanočástice zlata potažené DNA se navíc vstřikují do rostlinných buněk a embryí, aby se zajistil průnik a modifikace genetického materiálu, což zvyšuje funkčnost rostlinných plastidů.

Nanočástice zlata se používají jako katalyzátory při různých organických přeměnách. Au NPs na pevném podkladu mohou být vysoce aktivními katalyzátory pro oxidaci CO a heterogenní katalýzu. Mohou být použity pro organické reakce, jako je oxidace/redukce a C-C spojovací reakce.

Zlaté nanopruty

Zlaté nanopruty (AuNRs) vykazují tyčinkovitou strukturu a vyznačují se jedinečnými optickými vlastnostmi se silným absorpčním pásem ve viditelném spektru. Zlaté nanopruty jsou snadno laditelné v různých vlnových délkách, a proto se hojně používají v biologickém prostředí pro senzory, fototermální terapii a zobrazovací zařízení. Díky využití kvantových efektů závislých na velikosti a tvaru vykazují tyto nanočástice výrazné absorpční, rozptylové, fluorescenční a fototermální vlastnosti povrchové plazmonové rezonance, díky čemuž jsou vhodné pro různé aplikace, jako je katalýza, chemické snímání, biosnímání, buněčné a biozobrazování, dodávání léčiv a genů a fototermální terapie. Jejich fluorescenční značení zvyšuje emise ve fluoroforech, čímž se z nich stávají duální nanosondy pro kombinované aplikace v oblasti podávání léčiv a biozobrazování.