Związki złota

Złoto jako katalizator

Przed latami 80. złoto było uważane za metal o ograniczonej aktywności katalitycznej. Jednak postępy prowadzone przez pionierów, takich jak F. Dean Toste i Alois Fürstner, wyniosły złoto do kluczowej roli w katalizie metali przejściowych. Kataliza z udziałem złota (czasami określana jako kataliza pi-kwasowa) zwykle opiera się na kompleksach złota(I) ligowanych fosfiną i ostatnio pojawiła się jako silny katalizatory do tworzenia wiązań C-C, zdolne do przeprowadzania różnych reakcji w łagodnych warunkach, w tym cyklopropanacji, izomeryzacji enynów, przegrupowań Rautenstraucha, reakcji ene i ekspansji pierścieni. System katalizatora zazwyczaj obejmuje kompleks chlorku złota(I) fosfiny, w połączeniu ze współkatalizatorem w postaci soli srebra, w celu wygenerowania aktywnego gatunku in situ.

Złoto również wykroczyło poza swoją ozdobną rolę i stało się katalizatorem o niezwykłym znaczeniu w procesach farmaceutycznych. Złote katalizatory odgrywają kluczową rolę w syntezie półproduktów farmaceutycznych, podnosząc wydajność produkcji leków.

Kataliza złota okazała się szczególnie potężnym narzędziem syntetycznym w połączeniu z organokatalizą. Synergia między kompleksami złota i organokatalizatorami wykazuje niezwykłą wydajność, promując różnorodne reakcje, od addycji karbonylowych po cykloaddycje. Ta sprawność katalityczna nie tylko przyspiesza szybkość reakcji, ale także umożliwia syntezę złożonych półproduktów leków z wyjątkową selektywnością. Wraz z postępem badań farmaceutycznych, binarne systemy katalityczne wykorzystujące zarówno złoto, jak i organokatalizatory nadal redefiniują strategie syntetyczne, torując drogę do bardziej usprawnionych i zrównoważonych procesów opracowywania leków.

Chlorek złota

Chlorek złota(III), związek powstały z połączenia złota i chloru, wykazuje w naturze strukturę jednoskośną. Występuje w dwóch postaciach: uwodnionej i bezwodnej. Obie formy są higroskopijnymi i wrażliwymi na światło ciałami stałymi. Chlorek złota(III) jest kwasem Lewisa i reaguje z HCl, tworząc HAuCl4.

Służy jako katalizator w syntezie organicznej, ułatwiając tworzenie złożonych struktur molekularnych niezbędnych dla postępu farmaceutycznego. Dodatkowo, jego właściwości przeciwdrobnoustrojowe przyczyniają się do badań nad nowymi antybiotykami, przeciwdziałając infekcjom lekoopornym.

Co więcej, w wyniku rozkładu termicznego chlorku złota(III) powstaje chlorek aurozy, znany również jako chlorek złota(I). Ma on tetragonalną strukturę krystaliczną i jest słabo rozpuszczalny w wodzie. Chlorek złota(I) służy jako katalizator z aminami do prowadzenia synergistycznej katalizy w funkcjonalizacji aldehydów w celu utworzenia aldehydu alkilowego i aldehydu allenylowego poprzez α-alkilowanie i α-allenylowanie.

Trójwodzian chlorku złota jest krystalicznym związkiem łączącym złoto, chlor i cząsteczki wody. Służy jako odczynnik w chemii analitycznej, pomagając w identyfikacji i kwantyfikacji substancji, a także jest wykorzystywany w syntezie różnych związków złota. Dodatkowo odgrywa kluczową rolę w procesie galwanizacji, umożliwiając osadzanie złota na powierzchniach innych metali. Co więcej, trójwodzian chlorku złota(III) jest wykorzystywany jako krytyczny prekursor do syntezy nanocząstek Au przy użyciu różnych metod. Na przykład, HAuCl4 jest stosowany w metodzie Turkevicha do syntezy cząstek o wielkości 20 nm. Metoda Brusta-Schiffrina została opracowana w celu kontrolowania rozmiaru i niskiej dyspersji Au NPs przy użyciu roztworu HAuCl4.

Nanocząstki złota

Nanocząstki koloidalne, znane jako Nanocząstki złota (AuNPs) wykazują zróżnicowane funkcje powierzchniowe wraz z doskonałymi właściwościami termomechanicznymi, dużą powierzchnią i niską toksycznością. Nanocząstki złota są powszechnie wytwarzane w ciekłym środowisku poprzez redukcję kwasu chloroaurowego. Po rozpuszczeniu kwasu, jest on szybko mieszany ze środkiem redukującym. Proces ten prowadzi do redukcji jonów Au3+ do neutralnych atomów złota. Ponieważ generowanych jest więcej atomów złota, roztwór staje się przesycony, a następnie zaczynają wytrącać się cząstki złota o wielkości poniżej nanometra.

Dzięki swojej kulistej strukturze, dużemu stosunkowi powierzchni do objętości i doskonałej biokompatybilności, nanocząstki złota są szeroko wykorzystywane w zastosowaniach biomedycznych, w tym w diagnostyce opartej na czujnikach elektrochemicznych i dostarczaniu leków. Są one również wykorzystywane do wykrywania biomarkerów w diagnostyce chorób serca, nowotworów i czynników zakaźnych. Nanocząstki złota są również powszechne w testach immunologicznych z przepływem bocznym, czego przykładem może być domowy test ciążowy. Ponadto umożliwiają one koniugację z czynnikami terapeutycznymi ze względu na ich ogromny stosunek powierzchni do objętości. Nanocząstki złota mogą generować ciepło pod wpływem światła o długości fali od 700 do 800 nm. Ta właściwość pozwala im niszczyć określone guzy. Kiedy światło jest stosowane do guza zawierającego nanocząstki złota, szybko się nagrzewają, zabijając komórki nowotworowe. Nanocząstki złota są również wykorzystywane w mikroskopii ciemnego pola z rozpraszaniem rezonansowym do wykrywania komórek drobnoustrojów i ich metabolitów, bioobrazowania komórek nowotworowych i identyfikacji receptorów na ich powierzchni. Są one również wykorzystywane w badaniach endocytozy. Dodatkowo, nanocząstki złota pokryte DNA są wstrzykiwane do komórek roślinnych i zarodków, aby zapewnić penetrację i modyfikację materiału genetycznego, zwiększając funkcjonalność plastydów roślinnych.

Nanocząstki złota są stosowane jako katalizatory w różnych transformacjach organicznych. Nanocząstki Au na nośniku stałym mogą być wysoce aktywnymi katalizatorami utleniania CO i katalizy heterogenicznej. Mogą być stosowane w reakcjach organicznych, takich jak utlenianie/redukcja i reakcje sprzęgania C-C.

Nanorody złota

Nanorody złota (AuNR) wykazują strukturę pręcikową, charakteryzującą się unikalnymi właściwościami optycznymi z silnym pasmem absorpcji w widmie widzialnym. Łatwo przestrajalne na różnych długościach fal, złote nanopręty są szeroko stosowane w warunkach biologicznych w czujnikach, terapii fototermicznej i urządzeniach do obrazowania. Wykorzystując efekty kwantowe zależne od rozmiaru i kształtu, nanocząstki te wykazują charakterystyczną absorpcję powierzchniowego rezonansu plazmonów, rozpraszanie, fluorescencję i właściwości fototermiczne, dzięki czemu nadają się do różnych zastosowań, takich jak kataliza, wykrywanie chemiczne, biosensing, obrazowanie komórkowe i bioobrazowanie, dostarczanie leków i genów oraz terapia fototermiczna. Ich fluorescencyjne znakowanie zwiększa emisję we fluoroforach, przekształcając je w dwumodowe nanoprobówki do połączonego dostarczania leków i zastosowań bioobrazowania.