|
|
Novel "green" catalysts for controlled ring-opening polymerization of lactide
Surman, František ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Hermanová, Soňa (vedoucí práce)
The synthesis of polylactide (PLA) by ring-opening polymerization (ROP) of cyclic monomer can be realized by different routes. More than 100 catalysts for the synthesis of polylactide and other biodegradable aliphatic polyesters are published in the literature. For example organometallic catalysts based on Sn, Zn, Al etc. after finishing polymerization function became contaminants and using obtained polymer material in human body is controversial. At present, the research is focused on novel N-hererocyclic carbene catalysts. These metal-free catalysts are able to produce polymers with controlled molecular weight, narrow polydispersity, end-group fidelity with high reproducibility as well as to synthesize the block copolymers and complex macromolecular architectures, which is characteristic for living polymerization system. This diploma thesis is focused on study of polymerization of cyclic monomer D,L-lactide catalyzed by N-hererocyclic carbene. Polymerizations were carried out at the presence of benzylalcohol as initiator at THF. We were focused on the influence of composition of reaction system monomer – initiator – catalyst. Polymers of optically pure L-lactide with macroinitiators PEG with Mn of 1000 a 2000 g/mol were prepared as well. Number average molecular weight (Mn) and polydispersity index (PDI) was determined by GPC. 1H NMR was used to prove end-group fidelity.
|
|
|
Katalytické systémy pro polymerace cyklických esterů
Krpoun, Karel ; Hermanová, Soňa (oponent) ; Richtera, Lukáš (vedoucí práce)
Jednou z významných oblastí výzkumu organokovových sloučenin lanthanoidů, které je v poslední dekádě věnována pozornost, je využití komplexů v homogenní katalýze pro syntézu funkčních materiálů s definovanými vlastnostmi např. pro polymerace za otevření kruhu (ring opening). Polymerací za otevření kruhu mohou být připraveny alifatické polyestery, které díky své biodegradabilitě a biokompatibilitě nachází mimo jiné uplatnění i v biomedicíně. Teoretická část předložené práce se zabývá přípravou lathanidocenů, jejich charakterizací a možnostmi jejich využití při syntéze polymerů. Cílem experimentální části bylo provedení a optimalizace syntézy série lanthanocenových chloridových komplexů (Sm, Nd a Pr) a monopentamethylcyklopentadienylových komplexů. Uvedené strukturní typy byly vybrány s ohledem na možnost polymerační aktivity nebo možnosti jejich aktivace přidáním alkylačních činidel. Komplexy byly spektrálně charakterizovány pomocí NMR a IR spektroskopie a byla určena jejich struktura pomoci rentgenové strukturní analýzy. U vybraných chloridových komplexu neodymu a samaria komplexů byly provedeny studie katalytické aktivity pro polymerace ?-caprolactonu za laboratorní teploty v toluenu. Polykarpolakton byl poté charakterizován pomoci gelové permeační chromatografie a NMR.
|
|
|
Functionalization of biodegradable polymers by itaconic anhydride
Michlovská, Lenka ; Hermanová, Soňa (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
Presented diploma thesis describes preparation of biodegradable termosensitive triblock copolymer based on poly(ethylene glycol), poly(lactic acid) and poly(glycolic acid) (PLGA-PEG-PLGA) that was subsequently modified by itaconic anhydride (ITA), which gives copolymer both reactive double bonds and functional carboxylic acid groups essential for the reaction with biological active material. The general goal was optimizing reaction conditions in order to reach the highest yield of ITA end-capped to polymer resulting in ITA/PLGA-PEG-PLGA/ITA copolymer. Prepared functionalized copolymer as a component of heterogeneous composite e.g. with hydroxyapatite might be suitable for biomedical application in the field of tissue engineering as a temporary replacement or adhesive of hard tissues (bones). In the theoretical part, hydrogels, their separation, crosslinking and degradation mechanism are generally described together with physico-chemical properties and the synthesis of the individual used biomaterials and their copolymers, itaconic anhydride and its functionalization. The experimental part describes in detail the synthesis of PLGA-PEG-PLGA copolymer via ring opening polymerization (ROP) using vacuum line and Schlenk’s techniques. Kinetics of the ROP was measured and optimization of polymerization conditions was suggested. Prepared thermosensitive copolymer was additionally modified by itaconic anhydride via catalytic ring-opening reaction. Optimization of ITA functionalization conditions were evaluated in terms of effect temperature, time, ITA purification and presence of the solvent effect. Successful end-capping of PLGA-PEG-PLGA copolymer by ITA was precisely characterized by means of 1H NMR, FT-IR and GPC methods. Kinetics of PLGA-PEG-PLGA copolymerization from unsublimated (neat) and sublimated (purified) D,L-lactide and glycolide were studied. In both cases the synthesis proceeded in a bulk at 130 °C for 3 hours with conversion approximately of 90 %. Prolonged polymerization period had no effect on the increase of conversion. In the case of ROP using unsublimated monomers, a rapid increase of monomer conversion was observed during first few minutes, followed by constant progress. Resulting copolymer displayed molecular weight of 7155 g/mol and narrow polydispersity index of 1.26. Optimal conditions were reached when sublimated monomers were polymerized. First, increase of conversion up to 88 % was nearly linear (living polymerization) to 2.5 hours, after that a plateau was observed. Well-defined PLGA-PEG-PLGA copolymer with molecular weight of 7198 g/mol and narrow polydispersity index of 1.20 was obtained. Optimal conditions for synthesis of ITA/PLGA-PEG-PLGA/ITA copolymer were reached with sublimated itaconic anhydride in a bulk at the temperature of 110 °C with total reaction time of 1.5 hours. As a result 76.6 mol. % of ITA was end-capped to the original PLGA PEG PLGA copolymer. Resulting molecular weight of ITA/PLGA-PEG-PLGA/ITA copolymer (5881 g/mol) with polydispersity index of 1.37 found by GPC correlated well with Mn calculated from 1H NMR and a theoretical Mn (Mn(theor)/Mn(GPC)/Mn(NMR) = 1/0.89/0.96).
|
|
|
Studium mechanizmu a kinetiky koordinační polymerace hexa-1,5-dienu katalyzované fenoxyiminovým komplexem titanu a MAO
Ševčík, Jan ; Cihlář, Jaroslav (oponent) ; Hermanová, Soňa (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem polymerace hexa-1,5-dienu katalyzované fenoxyiminovým komplexem titanu (FI Ti) a methylaluminoxanem (MAO) jako kokatalyzátorem. Byl studován vliv koncentrace monomeru, polymerační teploty a poměru kokatalyzátor/katalyzátor na aktivitu systému, polydisperzitu a v některých případech i na strukturu připraveného poly(hexa-1,5-dienu). 1H NMR spektroskopie prokázala přítomnost methylen-1,3-cyklopentanových (MCP) a vinyl tetramethylenových (VTM) jednotek v řetězci poly(hexa-1,5-dienu). Byla také studována kinetika této polymerace. V poslední části diplomové práce byl připraven kopolymer ethenu s hexa-1,5-dienem se zabudovanými postranními vinylovými skupinami.
|
|
|
Příprava syndiotaktického polystyrenu pomocí monocyklopentadienylových komplexů titanu
Svačina, Zdeněk ; Petrůj, Jaroslav (oponent) ; Hermanová, Soňa (vedoucí práce)
Série čtyř nových halosilylsubstituovaných monocyklopentadienylových komplexů titanu [Si(CH3)2FCp]TiCl3 – FSiTTC, [Si(CH3)F2Cp]TiCl3 F2SiTTC, [Si(CH3)Cl2Cp]TiCl3 - Cl2SiTTC, [Si(CH3)2ClCp]TiCl3 - ClSiTTC byla po aktivaci methylalumoxanem testována jako katalytické prekurzory pro polymeraci styrenu v toluenu. Nejvyšší polymerační aktivity bylo dosaženo po 20 minutách polymerace, přičemž aktivita testovaných komplexů klesala v pořadí: FSiTTC/MAO > F2SiTTC/MAO > Cl2SiTTC/MAO > ClSiTTC /MAO. Připravené polystyreny byly charakterizovány pomocí 13C NMR spektroskopie a DSC. Index syndiotakticity byl stanoven pomocí extrakce vroucím butan-2-onem a u všech polystyrenů připravených pomocí testovaných katalyzátorů dosahoval vyšších hodnot než u polystyrenů připravených pomocí standardů (CpTiCl3 a Cp*TiCl3) při srovnatelných polymeračních podmínkách.
|
|
|
Biocatalysts based on lipases, their immobilization and characterization
Bančáková, Anna ; Voběrková, Stanislava (oponent) ; Hermanová, Soňa (vedoucí práce)
The thesis deals with the issue of immobilized enzymes. In the theoretical part, principal and novel methods of immobilization and types of carriers are reviewed together with practical applications of immobilized enzymes. Particularly, recent utilization of immobilized enzymes in a variety of industries such as food industry, medicine, chemical analysis, bioremediation, and biodiesel production is summarized. Different methodologies including adsorption, entrapment, covalent binding and cross-linking are discussed from the viewpoint of their dis/advantages resulting from the extent and the character of binding and the maintenance of enzyme activity. Among new carriers, the research work done on the utilization of graphene as a novel carrier for enzyme immobilization is particularly reported. In the experimental part, immobilization of commercial preparation of lipase (RA) isolated from microscopic fungi Rhizopus arrhizus was performed by adsorption on polyethylene terephthalate as a carrier. The basic parameters as lipolytic activity, temperature optimum, pH optimum and thermal stability of both soluble as well as immobilized enzyme were determined spectrophotometrically using p-nitrophenyl-laurate (pNPL) as a substrate. Both the soluble and immobilized lipase showed maximum activity at pH 7.2 and a decrease in activity was observed above pH 8 or below pH 6.5. The dependence of activity on pH of reaction medium was more pronounced in the case of immobilized form of enzyme. The soluble and immobilized lipases exhibited maximum activity at a temperature of approximately 30 °C. A drop in activity values was observed when the temperature was increased up to 50 °C and above this temperature the stability of the soluble lipase sharply decreased. On the contrary, thermal stability of immobilized RA lipase was significantly improved. Immobilized form of enzyme possesses activity 3.7 % in comparison to the soluble form.
|
|
|
Charakterizace a syntéza sloučenin na bázi lanthanidocenů
Kašpárek, Vít ; Hermanová, Soňa (oponent) ; Richtera, Lukáš (vedoucí práce)
V první části se práce zaměřuje na teoretické základy metod používaných pro charakterizaci nově připravených sloučenin, zejména rentgenovou strukturní analýzu, infračervenou spektrometrii, Ramanovu spektrometrii a nukleární magnetickou rezonanci. V další části je provedena rešerše základních typů lanthanidocenů dělených podle typu substituovaných ligandů. Konec teoretické části je věnován přípravě laboratorního skla pro Schlenkovy techniky a práci v suchém boxu. Cílem experimentální části byla syntéza methoxyethanu, charakterizace čistoty pomocí FT-IR a jeho následné použití při záměně ligandů (C5Me5)SmCl2Li(OEt2)2.
|
|
|
Polymerace a kopolymerace e-kaprolaktonu pomocí organických a organokovových katalyzátorů
Smrčková, Markéta ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Hermanová, Soňa (vedoucí práce)
Alifatické polyestery představují díky své biodegradabilitě a biokompatibilitě skupinu vhodných kandidátů pro oblast biomateriálů. Jejich praktické využití v biomedicíně je však podmíněno dostupností reprodukovatelné syntézy definovaných produktů s absencí reziduí katalyzátorů působících v lidském těle nežádoucí imunologickou odezvu. Teoretická část práce se zabývá přehledem iniciačních/katalytických systémů a syntetických strategiíí přípravy polykaprolaktonu. Cílem této práce bylo v připravených polyesterech experimentálně ověřit přítomnost stop katalyzátorů na bázi organických karbenů a organokovových komplexů hliníku. Série vzorků polykaprolaktonu (PCL) byla přečištěna pomocí reprecipitace v methanolu při -10 °C. Přítomnost katalytických reziduí v PCL po každém čistícím kroku byla sledována pomocí 1H NMR (Bruker Avance). Reziduální množství hliníku bylo stanoveno pomocí atomové absorpční spektrometrie (AAS) a hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP MS).
|
|
|
Roubování PP kyselinou itakonovou v přítomnosti sikativa
Petruš, Josef ; Hermanová, Soňa (oponent) ; Kučera, František (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá přípravou roubovaného polypropylenu (PP) kyselinou itakonovou (IA), resp. anhydridem vznikajícím in situ termickou dehydratací kyseliny itakonové v prostředí sikativ. Teoretická část obsahuje dosavadní poznatky týkající se radikálového roubování především polypropylenu různými druhy monomerů. V praktické části byly připraveny vzorky PP roubovaného 0,5 hm % IA za použití tří různých sikativ: oxidu vápenatého, oxidu hlinitého a hemihydrátu síranu vápenatého. Pro srovnání byl připraven PP roubovaný 0,5 hm % anhydridu kyseliny itakonové (IAH). Termické chování vzorků IA, sušidel a IAH bylo stanoveno pomocí termogravimetrické analýzy (TGA) a diferenční skenovací kalorimetrie (DSC). Proces roubování probíhal v mixéru Brabender při 230 °C, otáčkách 30 rpm, reakční doba byla 6 minut. Iniciátor roubování byl 2,5-dimethyl-2,5-bis(tert-buthylperoxy)hexan (Luperox 101). Stanovení procentuální koncentrace navázaných karboxylových skupin bylo provedeno pomocí acido-bazické titrace. Kvalitativní a kvantitativní analýza roubovaného PP byla provedena FTIR spektroskopií.
|
|
|
Types and properties of metal-free catalysts for living polymerizations of biomaterials
Repka, Martin ; Hermanová, Soňa (oponent) ; Vojtová, Lucy (vedoucí práce)
Synthesis of biocompatible and biodegradable polyesters applicable mainly in biomedicine uses metal catalysts (based on Sn, Al etc.) for ring opening polymerization, which could be deposited in a body after implantation. Objective of the bachelor thesis is description of non-toxic metal-free carbene compounds and their properties utilizable as catalysts for polymerization of cyclic esters. Preparation of these stable free carbene catalysts and their characterization is the main goal of the experimental work.
|
host ::
RSS.