Arany vegyületek
Az arany (Au) egy kémiai elem, amely arról ismert, hogy a legjobban formálható, képlékeny és lágy fém, amelyet gyakran ötvöznek, hogy növeljék az erejét. Az arany kiválóan vezeti a hőt és az elektromosságot, és nem hat rá a levegő, a salétromsav, a sósav vagy a kénsav, valamint a legtöbb más reagens. Az arany olvadáspontja 1063°C, forráspontja pedig 2970°C.
Az aranyvegyületek széleskörűen alkalmazhatók a különböző iparágakban. A vegyiparban egyedi tulajdonságaiknak köszönhetően szerves reakciók katalizátoraiként találnak alkalmazást. Az elektronikában az aranyvegyületeket kiváló vezetőképességük és korrózióállóságuk miatt kiváló minőségű csatlakozók és áramköri lapok gyártásánál használják. Az egészségügyi ágazatban orvosi eszközökben és kezelésekben, többek között a rákterápiában és a diagnosztikában használják őket. Ezenkívül az arany nanorészecskék a nanotechnológiában a kémiai szintézisben, a környezeti kármentesítésben és az üzemanyagcella-technológiában katalitikus tulajdonságaik miatt találnak alkalmazást nagy felületük és egyedi elektronikus tulajdonságaik miatt.
Bővebben
Az arany mint katalizátor
Az 1980-as évek előtt az aranyat korlátozott katalitikus aktivitásúnak tartották. Az olyan úttörők, mint F. Dean Toste és Alois Fürstner által vezetett fejlesztések azonban az aranyat kulcsszerephez juttatták az átmeneti fémek katalízisében. Az arannyal közvetített katalízis (néha pi-sav katalízisnek is nevezik) általában foszfin-ligált arany(I)-komplexekre támaszkodik, és nemrégiben erős katalizátorok a C-C kötések kialakítására, amelyek enyhe körülmények között képesek különböző reakciókat végrehajtani, beleértve a ciklopropanációkat, enin izomerizációkat, Rautenstrauch átrendeződéseket, ene reakciókat és gyűrűbővítéseket. A katalizátorrendszer jellemzően egy foszfin-arany(I)-klorid-komplexet tartalmaz, ezüstsó-kokatalizátorral kombinálva, hogy az aktív fajokat in situ hozza létre.
Az arany is túllépett díszítő szerepén, és figyelemre méltó jelentőségű katalizátorrá vált a gyógyszeripari folyamatokban. Az aranykatalizátorok kulcsszerepet játszanak a gyógyszeripari köztitermékek szintézisében, növelve a gyógyszergyártás hatékonyságát.
Az aranykatalízis különösen hatékony szintetikus eszköznek bizonyult, ha organokatalízissel párosul. Az aranykomplexek és a szervokatalizátorok közötti szinergia figyelemre méltó hatékonyságot mutat, elősegítve a legkülönbözőbb reakciókat a karbonil-addícióktól a cikloaddíciókig. Ez a katalitikus képesség nemcsak a reakciósebességet gyorsítja fel, hanem lehetővé teszi komplex gyógyszer-középtermékek szintézisét is, kiváló szelektivitással. A gyógyszerkutatás előrehaladtával az aranyat és a szerves katalizátorokat egyaránt felhasználó bináris katalitikus rendszerek továbbra is újradefiniálják a szintetikus stratégiákat, megnyitva az utat az áramvonalasabb és fenntarthatóbb gyógyszerfejlesztési folyamatok előtt.
Az arany-klorid
A természetben az arany és a klór kombinációjával képződő arany(III)-klorid monoklin szerkezetű vegyület. Két formában létezik: hidratált és vízmentes formában. Mindkét forma higroszkópos és fényérzékeny szilárd anyag. Az arany(III)-klorid Lewis-sav, és HCl-lel reagálva HAuCl4-et képez.
A szerves szintézisben katalizátorként szolgál, megkönnyítve a gyógyszeripari fejlesztésekhez nélkülözhetetlen komplex molekulaszerkezetek létrehozását. Emellett antimikrobiális tulajdonságai hozzájárulnak az új antibiotikumok kutatásához, a gyógyszerrezisztens fertőzések kezeléséhez.
Az arany(III)-klorid termikus bomlásakor továbbá auroklorid keletkezik, amely arany(I)-kloridként is ismert. Ez tetragonális kristályszerkezetű és vízben enyhén oldódik. Az arany(I)-klorid katalizátorként szolgál aminokkal együtt, hogy szinergikus katalízist végezzen az aldehidek funkcionalizálásában, hogy az α-alkinilálás és α-allenilálás révén alkinil-aldehid és az allénil-aldehid képződjön.
Az arany(I)-klorid-trihidrát egy kristályos vegyület, amely arany, klór és vízmolekulákat egyesít. Reagensként szolgál a analitikai kémiában, segítve az anyagok azonosítását és mennyiségi meghatározását, valamint különböző aranyvegyületek szintézisében is használják. Ezenkívül döntő szerepet játszik a galvanizálásban, lehetővé téve az arany más fémfelületekre történő lerakódását. Az arany(III)-klorid-trihidrátot továbbá kritikus prekurzorként használják az Au NP-k különböző módszerekkel történő szintéziséhez. A HAuCl4-et például a Turkevich-módszerben 20 nm-es részecskék szintézisére használják. A Brust-Schiffrin-módszert a HAuCl4-oldat felhasználásával fejlesztették ki az Au NP-k méretének és alacsony diszperzitásának szabályozására.
Az arany nanorészecskék
A kolloid nanorészecskék, az arany nanorészecskék (AuNPs), változatos felületi funkciókat mutatnak kiváló termomechanikai tulajdonságokkal, nagy felülettel és alacsony toxicitással együtt. Az arany nanorészecskéket általában folyékony közegben állítják elő klórvörössav redukciójával. A sav feloldása után gyorsan összekeverik egy redukálószerrel. Ez a folyamat az Au3+ ionok semleges aranyatomokká történő redukciójához vezet. Ahogy egyre több ilyen aranyatom keletkezik, az oldat túltelítetté válik, és ezt követően szubnanométeres méretű aranyrészecskék kezdenek kicsapódni.
Gömb alakú szerkezetük, nagy felület-térfogat arányuk és kiváló biokompatibilitásuk miatt az arany nanorészecskéket széles körben alkalmazzák az orvosbiológiai alkalmazásokban, beleértve az elektrokémiai szenzor alapú diagnosztikát és a gyógyszer-adagolást. Emellett biomarkerek kimutatására is használják őket a szívbetegségek, a rákos megbetegedések és a fertőző kórokozók diagnosztikájában. Az arany nanorészecskék az oldalirányú áramlásos immunpróbákban is gyakoriak, amire egy gyakori háztartási példa az otthoni terhességi teszt. Ezenkívül lehetővé teszik a terápiás szerekkel való konjugációt a hatalmas felület-térfogat arányuk miatt. Az arany nanorészecskék 700 és 800 nm közötti fény hatására hőt tudnak termelni. Ez a tulajdonságuk lehetővé teszi számukra, hogy elpusztítsák a specifikus daganatokat. Amikor fényt alkalmaznak egy arany nanorészecskéket tartalmazó daganatra, azok gyorsan felmelegednek, és elpusztítják a daganatsejteket. Ezt a kezelést hipertermia-terápiának nevezik.
Az arany nanorészecskéket a rezonancia-szórásos sötétmező-mikroszkópiában is használják mikrobiális sejtek és anyagcseretermékeik kimutatására, a tumorsejtek bioképalkotására és a felszínükön lévő receptorok azonosítására. Az endocitózis vizsgálatában is felhasználják őket. Ezenkívül DNS-sel bevont arany nanorészecskéket juttatnak növényi sejtekbe és embriókba, hogy biztosítsák a genetikai anyag behatolását és módosítását, fokozva a növényi plasztidok funkcionalitását.
Az arany nanorészecskéket katalizátorként használják számos szerves átalakulásban. A szilárd hordozóval ellátott Au NP-k rendkívül aktív katalizátorok lehetnek a CO oxidáció és a heterogén katalízis során. Olyan szerves reakciókhoz használhatók, mint az oxidációs/redukciós és C-C-kapcsolási reakciók.
Az arany nanorudak
Az arany nanorudak (AuNRs) rúdszerű szerkezetűek, egyedi optikai tulajdonságokkal rendelkeznek, erős abszorpciós sávval a látható spektrumban. A különböző hullámhosszakon könnyen hangolható arany nanorudakat széles körben alkalmazzák biológiai környezetben érzékelők, fototermikus terápia és képalkotó eszközök esetében. A méret- és alakfüggő kvantumhatásokat kihasználva ezek a nanorészecskék jellegzetes felületi plazmon-rezonancia abszorpciós, szórási, fluoreszcencia és fototermikus tulajdonságokat mutatnak, ami alkalmassá teszi őket különféle alkalmazásokhoz, például a katalízis, a kémiai érzékelés, a bioszenzálás, a sejt- és bioképalkotás, a gyógyszer- és génszállítás, valamint a fototermikus terápia területén. Fluoreszcens jelölésük fokozza a fluorofórok emisszióját, így kettős üzemmódú nanoszondává alakítva őket a kombinált gyógyszeradagolási és bioképalkotó alkalmazásokhoz.
Az olvasás folytatásához jelentkezzen be vagy hozzon létre egy felhasználói fiókot.
Még nem rendelkezik fiókkal?