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POLÍMEROS CON UNIDADES RECEPTORAS SELECTIVAS DE ANIONES, CATIONES Y MOLÉCULAS NEUTRAS

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G
Grupo de Polímeros (Polymer Research Group), Universidad de Burgos (University of Burgos)

Polímeros que interaccionan selectivamente con diversos analitos (cationes, aniones y moléculas neutras). Presentation of a talk regarding the work of the Polymer Research Group, at the University of Burgos: polymers with sensory capabilities (chemosensory materials)

Educación
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60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros POLÍMEROS CON UNIDADES RECEPTORAS SELECTIVAS DE ANIONES, CATIONES Y MOLÉCULAS NEUTRAS Grupo de Polímeros José Miguel García Pérez Facultad de Ciencias Universidad de Burgos http://www2.ubu.es/quim/quimorg/polimeros/polimeros.htm
60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros POLÍMEROS CON UNIDADES RECEPTORAS SELECTIVAS DE ANIONES, CATIONES Y MOLÉCULAS NEUTRAS ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros ,[object Object],[object Object],Sondas : basadas en interacciones físicas reversibles. Dosímetros químicos : basados en reacciones químicas irreversibles. Dosímetros Sistemas receptores + Analito Grupo indicador + Analito
60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros ,[object Object],[object Object],Fluorogénicas Cromogénicas A A D D Analito Analito λ 1 λ 2 LUMO HOMO LUMO HOMO λ 2 > λ 1 Protocolo de reconocimiento de una sonda cromogénica de aniones: Sondas Aproximación unidad coordinante-unidad indicadora Grupo indicador + Grupo coordinante Analito Analito
POLÍMEROS CON UNIDADES RECEPTORAS SELECTIVAS DE ANIONES, CATIONES Y MOLÉCULAS NEUTRAS ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros
[object Object],[object Object],[object Object],60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros
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[object Object],[object Object],60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros
[object Object],[object Object],60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros polimetacrilatos
[object Object],[object Object],60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros polimetacrilatos poliamidas
60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros La (III) La (III) Polímero puro Polímero + La (III) polimetacrilatos ,[object Object],[object Object],Polymer 2004, 45, 1467-1475 J. Polym. Sci. Part A Polym. Chem. 2003, 41, 1467-1579 J. Polym. Sci. Part A Polym. Chem. 2002, 40, 3987-4001
60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros Interacción en disolución acuosa 7 moléculas de coordinación de agua polimetacrilatos ,[object Object],[object Object],Estudio de la interacción de los polímeros con el Tb(III). Luminiscencia del Tb(III) J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2007, 45, 1788-1799 Macromolecules 2004, 37, 856-862 Interacción en estado sólido 3 moléculas de coordinación de agua
60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros agua polimetacrilatos ,[object Object],[object Object],5 4 3 2 1 0 -1  , p p m a H 2 O cloroformo b
polimetacrilatos ,[object Object],[object Object],Separación de gases Polymer 2003, 44, 6773-6780 Polymer 2003, 2661-2668. Macromolecules 2004, 37, 4156-4163 Biomaterials 2005, 26, 3783-3791 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros
[object Object],[object Object],poliamidas J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2006, 44, 2270-2281 J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2006, 44, 4063-4075 J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2006, 44, 6252-6269 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros
60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros Alimentación Mg 2+ ( ■ ); Sr 2+ ( ● ); Ba 2+ ( ▲ ) Recepción Mg 2+ ( □ ); Sr 2+ ( ○ ); Ba 2+ ( Δ ) [Transportador] = 1,2 x 10 -3 M [Cationes totales] 0 = 3 x 10 -4 M Transporte y separación con membranas líquidas ,[object Object],[object Object],poliamidas Eur. Polym. J. 2007, 43, 3838-3848 Transportador MdC6
Transporte de HCl a través de membranas densas de poliamida Permeabilidad (10 -4 m 2 s -1 ) Resultados de permeabilidad ,[object Object],[object Object],poliamidas 0 5 10 15 20 25 12 15 18 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros
60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros Separación de gases C5/6F ,[object Object],[object Object],poliamidas C4/6F PERMEABILIDAD (barrers) POLÍMERO/GAS He O 2 N 2 CO 2 Trogamid ® 4,00 0,09 0,02 0,33 C4/6F 8,13 0,38 0,05 1,52 C5/6F 9,10 0,36 0,06 1,90
60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros Separación de gases ,[object Object],[object Object],poliamidas C4/6F C5/6F SELECTIVIDAD POLÍMERO/GAS He/N 2 O 2 /N 2 CO 2 /N 2 CO 2 /CH 4 Trogamid ® 200 4,5 16,5 16,5 C4/6F 162 7,6 30,4 76,5 C5/6F 151,7 6,0 31,7 76,0
60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros ,[object Object],[object Object],poliamidas Extracción sólido-líquido selectiva y competitiva de cationes J Appl Polym Sci 2007, 106, 2875-2884
[object Object],[object Object],poliamidas Extracción sólido-líquido selectiva y competitiva de cationes acetonitrilo agua 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros
60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Ruptura de la aromaticidad, amortiguamiento de la fluorescencia y cambios en el color. Sistema de detección polimetacrilatos Org. Lett. 2007, 9, 2429-2432 Chem. Commun. 2005, 2790-2792 Dosímetro químico Especificidad
60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros ,[object Object],[object Object],polimetacrilatos Cl - , Br - , I - , NO 3 - , H 2 PO 4 - , SO 4 2- , SCN - Preparar membranas como excelente dosímetro-sensores hacia CN - -Sistemas portátiles de medida -Detección a simple vista
60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros Sólido P.f.: 150-152 (d) Insoluble en la mayoría de los disolventes Líquido, hidrofóbico Líquido, hidrofílico Preparación de las membranas ,[object Object],[object Object],polimetacrilatos
60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros ,[object Object],[object Object],polimetacrilatos
60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros X = 0,5; 1,0; 2,0 Y (hidrofóbico) = 100, 75; 50 Z (hidrofílico) = 0; 25; 50 Membranas ,[object Object],[object Object],polimetacrilatos
60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros 400 450 500 550 600 650 700 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Filme original absorbancia  (nm) Disolución tamponada a pH = 11 Membrana X = 2; Y = 50; Z = 50 ,[object Object],[object Object],polimetacrilatos [CN - ]
pH = 11 ,[object Object],[object Object],polimetacrilatos 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Abs (537 nm) [CN - ] x 10 -2 (mol dm -3 ) Límite de detección: 4-5x10 -3 mol dm -3
Reversibilidad del sistema: Condiciones de medida de la concentración de CN - : * Longitud de onda: 537 nm * pH = 11 Condiciones de recuperación de la membrana : * [HCl] = 0,01 M ,[object Object],[object Object],polimetacrilatos 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 HCl HCl CN - Absorbancia (537nm) tiempo (minutos) CN - CN -
Película en tiempo real ,[object Object],[object Object],polimetacrilatos 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros
[object Object],[object Object],PREPARACIÓN DE LA MEMBRANA polimetacrilatos 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros Filmes Mon ó meros (2%) IV V VI 1 Ia 50 - 50 2 Ib 50 - 50 3 Ib - 50 50 4 Ic - 50 50 5 Ia - 50 50 6 IIa - 50 50 7 IIb - 50 50 8 Id - 50 50 9 Ie 50 - 50 10 Ie - 50 50 11 III - 50 50
ENSAYOS DE SENSIBILIDAD Inmersión de las membranas en disoluciones acuosas de los distintos aniones a pH 7,5 . ,[object Object],[object Object],polimetacrilatos 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros
ENSAYOS DE SENSIBILIDAD 425 nm 527 nm ,[object Object],[object Object],polimetacrilatos 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 HPO 4 -2 F - HCO 3 - Absorbancia (527 nm) [A -n ] (mol dm -3 ) 400 450 500 550 600 650 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 [HCO 3 - ] Absorbancia Longitud de onda (nm)
ENSAYOS DE SENSIBILIDAD Mecanismo propuesto de cambio de color El sistema es reversible O H C O 3 + H 2 O H 2 C O 3 + O H O O O H C O 3 + H 2 O H 2 C O 3 + O H O O O O H O O O O H H C O 3 + H 2 O ,[object Object],[object Object],polimetacrilatos 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros O O O H C O 3 + H 2 O H 2 C O 3 + O H O O O O H H C O 3 + H 2 O O O
[object Object],[object Object],Enlace de hidrógeno: urea-urea : 11,7 Kcal/mol urea-amida : 12,4 Kcal/mol amida-amida : 8.2 Kcal/mol poliamidas 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros
[object Object],[object Object],Receptor selectivo de aniones poliamidas 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros
[object Object],[object Object],Estructura de las poliamidas poliamidas J. Polym. Sci. Part A Polym. Chem. 2007, 45, 5398-5407 J. Polym. Sci. Part A Polym. Chem. 2007, 45, 4026-4036 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros
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[object Object],[object Object],poliamidas 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros etanolamina trietolamina 1,2-diaminoetano 1,3-diaminopropaoe 1,4-diaminobutano 1,5-diaminopentano 1,6-diaminohexano 4,4’-diamino-difenilsulfona tris-(2-aminoetil)amina 1,2-diaminociclohexano anilina o -fenilendiamina m -fenilendiamina p -fenilendiamina
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[object Object],[object Object],poliamidas 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros 0 2 4 6 8 10 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 x M x A C Ao / C Mo x A , x M m/n = 4 diamina modelo 0 2 4 6 8 10 0 10 20 30 40 50 ( 1-x M ) / ( 1-x A ) C Ao / C Mo
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[object Object],[object Object],poliamidas 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros Chem Eur J 2007, 13, 1559
[object Object],[object Object],p-toluensulfonato CH 2 ClCO 2 - CF 3 CO 2 - metanosulfonato OH - F - HCO 3 - PO 4 3- AcO - BzO - Ox 2- H 2 PO 4 - Br - Cl - I - poliamidas 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros
[object Object],[object Object],Poli(amida urea) 2 Poli(amida urea) 1  Hg (II) para la poli(amida urea) 1  Pb (II) para la poli(amida urea) 1  Hg (II) para la poli(amida urea) 2  Pb (II) para la poli(amida urea) 2 poliamidas 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros
60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros POLÍMEROS CON UNIDADES RECEPTORAS SELECTIVAS DE ANIONES, CATIONES Y MOLÉCULAS NEUTRAS ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
[object Object],60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros anión catión anión catión
[object Object],subunidades éter corona groupos urea 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros Hg 2+ NO 3 - NO 3 - poliamida I poliamida II
[object Object],poliamidas Extracción sólido-líquido de iones metálicos en disolución acuosa por fases sólidas de mezclas de poliamidas 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros 0 20 40 60 Pb Hg Cr K Percloratos Nitratos Fluoruros Cloruros Extracción (%)
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[object Object],poliamidas 0 20 40 60 80 100 Pb Hg Cr K Extracción (%) Extracción sólido-líquido de iones metálicos en disolución acuosa por fases sólidas de copoliamidas 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros Percloratos Nitratos Fluoruros Cloruros
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60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros POLÍMEROS CON UNIDADES RECEPTORAS SELECTIVAS DE ANIONES, CATIONES Y MOLÉCULAS NEUTRAS ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Financiación Ministerio de Educación y Ciencia Junta de Castilla y León Miembros del Grupo de Polímeros José Luis de la Peña Albillos Félix García García Felipe Serna Arenas Verónica Calderón Carpintero Ana Gómez Valdemoro Noelia San José Pascual José Miguel García Pérez http://www2.ubu.es/quim/quimorg/polimeros/polimeros.htm 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros
http://www2.ubu.es/quim/quimorg/polimeros/polimeros.htm ¡Gracias por su atención! 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros

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  • 1. 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros POLÍMEROS CON UNIDADES RECEPTORAS SELECTIVAS DE ANIONES, CATIONES Y MOLÉCULAS NEUTRAS Grupo de Polímeros José Miguel García Pérez Facultad de Ciencias Universidad de Burgos http://www2.ubu.es/quim/quimorg/polimeros/polimeros.htm
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  • 67. Financiación Ministerio de Educación y Ciencia Junta de Castilla y León Miembros del Grupo de Polímeros José Luis de la Peña Albillos Félix García García Felipe Serna Arenas Verónica Calderón Carpintero Ana Gómez Valdemoro Noelia San José Pascual José Miguel García Pérez http://www2.ubu.es/quim/quimorg/polimeros/polimeros.htm 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros
  • 68. http://www2.ubu.es/quim/quimorg/polimeros/polimeros.htm ¡Gracias por su atención! 60 Aniversario del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros