CZ306945B6 - 14-Merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromid, vhodný jako surfaktant pro zlaté nanotyčinky - Google Patents

14-Merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromid, vhodný jako surfaktant pro zlaté nanotyčinky Download PDF

Info

Publication number
CZ306945B6
CZ306945B6 CZ2015-274A CZ2015274A CZ306945B6 CZ 306945 B6 CZ306945 B6 CZ 306945B6 CZ 2015274 A CZ2015274 A CZ 2015274A CZ 306945 B6 CZ306945 B6 CZ 306945B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
mercaptotetradecyl
trimethylammonium bromide
hours
room temperature
inert atmosphere
Prior art date
Application number
CZ2015-274A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2015274A3 (cs
Inventor
Karel Komárek
Kamil Musílek
Michal Novotný
Kamil Kuča
Ondřej Soukup
Original Assignee
Smart Brain s.r.o.
Univerzita Hradec Králové
Fakultní nemocnice Hradec Králové
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Smart Brain s.r.o., Univerzita Hradec Králové, Fakultní nemocnice Hradec Králové filed Critical Smart Brain s.r.o.
Priority to CZ2015-274A priority Critical patent/CZ306945B6/cs
Publication of CZ2015274A3 publication Critical patent/CZ2015274A3/cs
Publication of CZ306945B6 publication Critical patent/CZ306945B6/cs

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Oblast techniky
Opticky a optotermálně laděné zlaté nanočástice (převážně nanotyčinky; příležitostně nanokuličky) ve vysoké kvalitě - specificky s úzkými distribucemi velikostními a tvarovými mají velmi široké uplatnění v analytické chemii, fotochemii, v optice, v elektronice, v biomedicíně, ale též i ve stavebnictví. Lze je připravit s vysokou flexibilitou, kdy jsou longitudální píky zlatých nanotyčinek laděny do viditelné oblasti (VIS), nebo do blízké infračervené oblasti (NIR).
Dosavadní stav techniky
Komerčně se tyto nanotyčinky vyrábí ve funkcionalizovaných variantách.
Obecně je příprava zlatých nanotyčinek založena na představě o narůstání zárodků. Výchozí zárodky nanokrystalu jsou vymezeny čtyřmi relativně nestabilními fazetami {110} a čtyřmi stabilnějšími fazetami {111}. Konce nanokrystalu jsou vymezeny vždy pěti trojúhelníkovými fazetami {Hl}, zatímco fazety na bocích nejsou jednoznačně dány - buď Au{100}, nebo Au{l 10}, nebo oba typy.
Tyto opticky laděné plazmonické nanočástice jsou ve vodném prostředí stabilizovány tradičně iontovým surfaktantem CTAB (cetyltrimethylammonium bromidem).
Podstata vynálezu
Jedním z možných a vhodných surfaktantů využitelných k úpravě fukcionalizačních variant zlatých nanotyčinek je nová látka 14-merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromid, dále označována jako Cl 4.
Způsob přípravy 14-merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromidu podle vynálezu spočívá vtom, že se diethylester kyseliny tetradekan-l,14-diové redukuje redukčním činidlem v sušeném aprotickém rozpouštědle v inertní atmosféře, zpočátku 1 hodinu při teplotě -10 až +5 °C, a v průběhu 10 až 30 hodin se teplota postupně zvyšuje na laboratorní teplotu za vzniku tetradekan1,14-diolu, na který se působí bromačním činidlem v sušeném aprotickém rozpouštědle při počáteční teplotě -10 až +5 °C a v průběhu 2 až 10 hodin se teplota postupně zvyšuje na laboratorní teplotu za vzniku 1,14-dibromtetradekanu,
O O ke kterému je pomocí injekční pumpy kontinuálně přidáván v prostředí sušeného protického rozpouštědla pod inertní atmosférou za teploty 50 až 80 °C v průběhu 10 až 30 hodin thioacetát draselný za vzniku 14-bromtetradekanthioesteru, který v prostředí sušeného protického rozpouštědla pod inertní atmosférou působením acetylchloridu zpočátku 1 až 2 hodiny při laboratorní teplotě a v následných 5 až 20 hodinách při teplotě 40 až 70 °C poskytne 14-bromtetradekanthiol,
O
na který se působí roztokem trimethylaminu v prostředí sušeného aprotického rozpouštědla v inertní atmosféře při laboratorní teplotě po dobu 4 až 7 dní za vzniku kvartérní amoniové soli 14-merkaptotetradecyl-trimethylammonium~bromidu.
Br^íUsH ---- N^XsH Br
H3C 'cH3 12
Merkaptoskupina -SH se kovalentně váže na zlato, zejména na podélné fazety zlatých nanotyčinek. Kationická hlavice molekuly Cl4 je orientována do disperzního prostředí. Velký kladný povrchový náboj způsobuje vzájemné coulombické odpuzování nanočástic a tím brání jejich agregaci a zabezpečuje koloidní stabilitu disperze. Charakter interakce plazmonických nanočástic s elektromagnetickým zářením je předurčuje pro následující aplikační oblasti:
Fotochemie
Analytická chemie
Biomedicína
Elektrotechnika
Optika
Je zřejmé, že určitá částice může být současně využita pro více účelů a přitom je její kontrola postavena vždy na velmi elegantním a čistém principu - interakci s dobře definovanou částí elektromagnetického spektra.
Zlaté nanotyčinky mají mezi nanočásticemi ušlechtilých kovů prominentní postavení. Vedle obecné chemické stability vykazují dobře definované povrchově-chemické vlastnosti. Těch bylo využito pro povrchovou modifikaci kovalentně vázaným ligandem C-14.
Další důležitou vlastností je relativně přímočará optická laditelnost dosažitelná fyzikálně přímým vztahem mezi tvarem nanočástice a jejími spektrálními vlastnostmi. Poloha longitudinálního plazmonového pásu, s výraznějším účinným průřezem než je tomu u pásu transverzálního, může být podle potřeby posunována ze spektra VIS do spektra NIR. Pás je dostatečně úzký, což ho předurčuje také pro technické (optické) aplikace.
Využití disperzních roztoků látky C14 je zřejmé. Homogenně rozptýlené nanočástice působí jako objemový filtr. Pokud by se dařilo deponovat nanočástice, například na transparentní substráty, bylo by možné produkovat optické prvky v současné době dostupné pouze cestou extrémně nákladné a zdlouhavé litografie. Masivní nasazení by technologii zlevnilo a dovolilo například produkci tepelných (okenních) štítů, které by bez barevného zkreslení ze slunečního spektra oddělovaly specifický pás tepelného záření. Pro vhodné nanočástice jsou nutné dva základní předpoklady:
1) Neagregují ani v roztoku, ani na substrátech - to by překáželo homogenitě pokryvu, a především by docházelo k párování plazmonů a změnám optických vlastností.
2) Dostatečně pevně a rychle se vážou na povrchy substrátů.
Takovým požadavkům v kombinaci například s křemenným sklem skvěle vyhovuje látka C-14. Během několika minut se vytváří rovnoměrná, opticky hustá sub-monovrstva na povrchu kře-2CZ 306945 B6 menného skla. Na Obr. la, b je elektronová mikrografie (SEM) vzorku připraveného ponořením skla na 12 minut do vodné disperze zlatých nanotyčinek s vrstvou C-14.
Objasnění výkresů
Obr. la, b znázorňuje zlaté nanotyčinky na povrchu křemenného skla. Zobrazeno pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu. Zlaté tyčinky (světlé objekty tyčinkovitého tvaru) byly deponovány na 1 mm tlusté křemenné sklo. V uvedeném případě se jedná o částice s maximem absorpce (minimem transmise) ve viditelné oblasti (obr. 2a). Změnou velikosti nanočástic je však možné dosáhnout těchto parametrů i v blízké infračervené oblasti (NIR).
Obr. 2a, b znázorňují absorpční a transmisní spektrum monovrstvy zlatých nanotyčinek na křemenném skle.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Způsob přípravy 14-merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromidu.
Diethylester kyseliny tetradekan-l,14-diové se redukuje tetrahydridohlinitanem lithným (LiAlH4) v bezvodém diethyletheru v dusíkové inertní atmosféře zpočátku 1 hodinu při teplotě 0 °C. V průběhu 24 hodin se teplota postupně zvyšuje na laboratorní teplotu (l.t.) za vzniku tetradekan-l,14-diolu, na který se působí TV-bromsukcinimidem (NBS) a trifenylfosfínem (Ph3P) v bezvodém tetrahydrofuranu (THF) při počáteční teplotě 0 °C. V průběhu 6 hodin se teplota postupně zvyšuje na laboratorní teplotu za vzniku 1,14-dibromtetradekanu (Schéma 1), ke kterému je pomocí injekční pumpy kontinuálně rychlostí 1 ml za hodinu přidáván v prostředí bezvodého methanolu (MeOH) pod dusíkovou inertní atmosférou za teploty 80 °C v průběhu 24 hodin thioacetát draselný za vzniku 14-bromtetradekanthioesteru, který v bezvodém MeOH v dusíkové inertní atmosféře působením acetylchloridu zpočátku 1 hodinu při laboratorní teplotě a v následných 24 hodinách při teplotě 50 °C poskytne 14-bromtetradekanthiol (Schéma 2), na který se působí roztokem trimethylaminu v ethanolu v prostředí bezvodého dimethylformamidu (DMF) v inertní dusíkové atmosféře při laboratorní teplotě po dobu 7 dní za vzniku kvartémí amoniové soli 14-merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromidu (Schéma 3).
O O
Schéma 1. Příprava 1,14-dibromtetradekanu. Chemikálie a podmínky: (i) (1) diethylether, 0 °C, 1 h, (2) LÍAIH4, N2, 0 °C až l.t., 24 h; (ii) NBS, Ph3P, THF, 0 °C až l.t., 6 h.
O
Schéma 2. Příprava 14-bromtetradekanthiolu. Chemikálie a podmínky: (i) thioacetát draselný, injekční pumpa, MeOH, 80 °C, 24 h; (ii) (1) acetylchlorid, MeOH, l.t., 1 h, (2) 50 °C, 24 h.
-3 CZ 306945 B6
Schéma 3. Příprava 14-merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromidu. Chemikálie a podmínky: (i) trimethylamin v EtOH, DMF, l.t., 168 h.
Příklad 2
Způsob přípravy 14-merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromidu se vyznačuje tím, že se diethylester kyseliny tetradekan-l,14-diové redukuje tetrahydridoboritanem sodným (NaBH4) v bezvodém diethyletheru v dusíkové inertní atmosféře zpočátku 1 hodinu při teplotě 0 °C a v průběhu 24 hodin se teplota postupně zvyšuje na laboratorní teplotu (l.t.) za vzniku tetradekan-l,14-diolu, na který se působí a trifenylfosfindibromidem (Ph3PBr2) v bezvodém tetrahydrofuranu (THF) při počáteční teplotě 0 °C a v průběhu 6 hodin se teplota postupně zvyšuje na laboratorní teplotu za vzniku 1,14-dibromtetradekanu (Schéma 1), ke kterému je pomocí injekční pumpy kontinuálně rychlostí 1 ml za hodinu přidáván v prostředí bezvodého ethanolu (EtOH) pod argonovou inertní atmosférou za teploty 80 °C v průběhu 24 hodin thioacetát draselný za vzniku 14-bromtetradekanthioesteru, který v bezvodém EtOH v argonové inertní atmosféře působením acetylchloridu zpočátku 1 hodinu při laboratorní teplotě a v následných 24 hodinách při teplotě 50 °C poskytne 14-bromtetradekanthiol (Schéma 2), na který se působí roztokem trimethylaminu v ethanolu v prostředí bezvodého dimethylformamidu (DMF) v inertní argonové atmosféře při laboratorní teplotě po dobu 7 dní za vzniku kvartémí amoniové soli 14-merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromidu (Schéma 3).
CH3 (i)
Schéma 1. Příprava 1,14-dibromtetradekanu. Chemikálie a podmínky: (i) (1) diethylether, 0 °C, 1 h, (2) NaBh4, argon, 0 °C až l.t., 24 h; (ii) Ph3PBr2, THF, 0 °C až l.t, 6 h.
O
Schéma 2. Příprava 14-bromtetradekanthiolu. Chemikálie a podmínky: (i) thioacetát draselný, injekční pumpa, EtOH, 80 °C, 24 h; (ii) (1) acetylchlorid, EtOH, l.t., 1 h, (2) 50 °C, 24 h.
©
Br
Schéma 3. Příprava 14-merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromidu. Chemikálie a podmínky: (i) trimethylamin v EtOH, DMF, l.t., 168 h.
Průmyslová využitelnost.
14-Merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromid je využitelný ve fotochemii, analytické chemii, biomedicíně, elektrotechnice a v optice.

Claims (3)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. 14-Merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromid.
  2. 2. Způsob přípravy 14-merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromidu se vyznačuje t í m , že se diethylester kyseliny tetradekan-l,14-diové redukuje redukčním činidlem v sušeném aprotickém rozpouštědle v inertní atmosféře zpočátku 1 hodinu při teplotě -10 až +5 °C, a v průběhu 10 až 30 hodin se teplota postupně zvyšuje na laboratorní teplotu za vzniku tetradekan1,14-diolu, na který se působí bromačním činidlem v sušeném aprotickém rozpouštědle při počáteční teplotě -10 až +5 Tav průběhu 2 až 10 hodin se teplota postupně zvyšuje na laboratorní teplotu za vzniku 1,14-dibromtetradekanu,
    O O ke kterému je pomocí injekční pumpy kontinuálně přidáván v prostředí sušeného protického rozpouštědla pod inertní atmosférou za teploty 50 až 80 °C v průběhu 10 až 30 hodin thioacetát draselný za vzniku 14-bromtetradekanthioesteru, který v prostředí sušeného protického rozpouštědla pod inertní atmosférou působením acetylchloridu zpočátku 1 až 2 hodiny při laboratorní teplotě a v následných 5 až 20 hodinách při teplotě 40 až 70 °C poskytne 14-bromtetradekanthiol,
    O
    Br W SH na který se působí roztokem trimethylaminu v prostředí sušeného aprotického rozpouštědla v inertní atmosféře při laboratorní teplotě po dobu 4 až 7 dní za vzniku kvartérní amoniové soli 14-merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromidu.
    Br
    SH
  3. 3. Použití 14-merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromidu jako surfaktantu pro přípravu opticky a optotermálně laděných zlatých nanočástic.
CZ2015-274A 2015-04-23 2015-04-23 14-Merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromid, vhodný jako surfaktant pro zlaté nanotyčinky CZ306945B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2015-274A CZ306945B6 (cs) 2015-04-23 2015-04-23 14-Merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromid, vhodný jako surfaktant pro zlaté nanotyčinky

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2015-274A CZ306945B6 (cs) 2015-04-23 2015-04-23 14-Merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromid, vhodný jako surfaktant pro zlaté nanotyčinky

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2015274A3 CZ2015274A3 (cs) 2016-11-02
CZ306945B6 true CZ306945B6 (cs) 2017-10-04

Family

ID=57205906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2015-274A CZ306945B6 (cs) 2015-04-23 2015-04-23 14-Merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromid, vhodný jako surfaktant pro zlaté nanotyčinky

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ306945B6 (cs)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014026157A2 (en) * 2012-08-10 2014-02-13 Cedars-Sinai Medical Center Methionine metabolites predict aggressive cancer progression
PL402057A1 (pl) * 2012-12-14 2014-06-23 Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk Sposób wytwarzania amoniowo-merkaptanowych ligandów i ich zastosowanie w funkcjonalizacji powierzchni nanocząstek metali oraz sposób funkcjonalizacji powierzchni nanocząstek metali, zwłaszcza złota
CN104209533A (zh) * 2014-07-21 2014-12-17 苏州大学 一种快速制备金纳米棒的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014026157A2 (en) * 2012-08-10 2014-02-13 Cedars-Sinai Medical Center Methionine metabolites predict aggressive cancer progression
PL402057A1 (pl) * 2012-12-14 2014-06-23 Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk Sposób wytwarzania amoniowo-merkaptanowych ligandów i ich zastosowanie w funkcjonalizacji powierzchni nanocząstek metali oraz sposób funkcjonalizacji powierzchni nanocząstek metali, zwłaszcza złota
CN104209533A (zh) * 2014-07-21 2014-12-17 苏州大学 一种快速制备金纳米棒的方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Gao, Jinxin, et al: "Dependence of the gold nanorod aspect ratio on the nature of the directing surfactant in aqueous solution." Langmuir 19.21 (2003): 9065-9070. *
Havel, F. et al: Nanocon 2013, 16. - 18. 10. 2013, Brno, Czech Republic, EU; OPTIMALIZATION OF OPTOTHERMAL PROPERTIES OF GOLD NANORODS *
Tong, Ling, et al. "Gold nanorods as contrast agents for biological imaging: optical properties, surface conjugation and photothermal effects†." Photochemistry and photobiology 85.1 (2009): 21-32. *
Vigderman, L. et al: "Quantitative replacement of cetyl trimethylammonium bromide by cationic thiol ligands on the surface of gold nanorods and their extremely large uptake by cancer cells." Angewandte Chemie 124.3 (2012): 660-665. *

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2015274A3 (cs) 2016-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tao et al. Polyhedral silver nanocrystals with distinct scattering signatures
Lu et al. Oriented attachment-based assembly of dendritic silver nanostructures at room temperature
Thomas et al. Size-dependent surface plasmon resonance in silver silica nanocomposites
Kaniyankandy et al. Electrodeposition of silver nanodendrites
Zhu et al. Additive controlled synthesis of gold nanorods (GNRs) for two-photon luminescence imaging of cancer cells
Tiwari et al. Stabilisation of silver and copper nanoparticles in a chemically modified chitosan matrix
Mandke et al. Growth of silver dendritic nanostructures via electrochemical route
Kretschmer et al. Survey of plasmonic nanoparticles: from synthesis to application
US20110189483A1 (en) Gram-Scale Synthesis of Well-Defined Gold Nanorods
KR102260209B1 (ko) 단일 또는 이중 프레임 나노 입자 합성 방법, 및 이에 의해 제조된 단일 또는 이중 프레임 나노 입자
Hormozi-Nezhad et al. A simple shape-controlled synthesis of gold nanoparticles using nonionic surfactants
US20110262646A1 (en) Surfactant-Assisted Inorganic Nanoparticle Deposition on a Cellulose Nanocrystals
Khan et al. Gold nanoworms: Optical properties and simultaneous SERS and fluorescence enhancement
KR20190119498A (ko) 그래핀계 화합물, 이의 제조방법, 그래핀계 화합물 제조용 단일상 조성물 및 그래핀 양자점
CN105642908A (zh) 稳定性可控的一价金络合离子AuBr2-水相溶液及金-银合金纳米颗粒的制备方法
Xu et al. Spectrally-selective gold nanorod coatings for window glass
Tsutsui et al. Tuned longitudinal surface plasmon resonance and third-order nonlinear optical properties of gold nanorods
Raveendran et al. Ultra-fast microwave aided synthesis of gold nanocages and structural maneuver studies
CN102211756A (zh) 一种无机半导体纳米材料及其制备方法
JP5059317B2 (ja) 銀粒子の製造方法
Dong et al. Site-specific Ag coating on concave Au nanoarrows by controlling the surfactant concentration
Huang et al. Design and fabrication of carbon quantum dots/TiO2 photonic crystal complex with enhanced photocatalytic activity
CZ306945B6 (cs) 14-Merkaptotetradecyl-trimethylammonium-bromid, vhodný jako surfaktant pro zlaté nanotyčinky
KR101209175B1 (ko) 염화은 기반 나노큐브 및 나노응집체의 제조 방법
Sarycheva et al. Microbead silica decorated with polyhedral silver nanoparticles as a versatile component of sacrificial gel films for SERS applications

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20210423