Studentská vědecká konference 2022

Mezi nejčastěji používané metody separace chirálních látek patří vysokoúčinná kapalinová chromatografie (HPLC) s chirální stacionární fází. Tato stacionární fáze je obvykle tvořena silikagelem, na kterém je kovalentně navázán čistý enantiomer chirální látky (tzv. chirální selektor). Vzhledem k tomu, že existuje celá řada strukturně rozličných chirálních látek s řadou možností interakce, je snahou vyvíjet nové chirální stacionární fáze pro jejich separaci. Mezi chirální selektory, které by mohly najít využití pro separaci, patří bis-Trögerovy báze (bis-TB). Bis-TB má dva diastereoizomery, z nichž jeden má tvar molekulární pinzety, která je schopna významné interakce zejména s planárními, elektronově-deficitními molekulami. Cílem práce je připravit bis-TB, která bude na silikagelovou stacionární fázi připojena za středovou část molekuly prostřednictvím vhodné spojky (Obr 1.). Takto připravená chirální stacionární fáze bude testována pro dělení enantiomerů chirálních látek obsahující elektron-deficitní aromatické strukturní motivy.  

V současné době jsou mezi látkami zneužívanými pro své psychoaktivní účinky hodně rozšířené deriváty kathinonů. Samotný kathinon je alkaloid, který se přirozeně vyskytuje v listech keře katy jedlé (Catha edulis) jako (S)-enantiomer.Při chemické syntéze derivátů kathinonu těchto látek však dochází ke vzniku racemické směsi, přičemž jednotlivé enantiomery se mohou lišit svými psychoaktivními vlastnostmi. Jednou z metod umožňující chirální separaci, a tím i studium vlastností jednotlivých enantiomerů, je kapilární elektroforéza. Tato práce se nejprve zabývá optimalizací pH elektrolytu pro chirální separaci jednotlivých vybraných derivátů kathinonu, konkrétně mefedronu a jeho analogů 2-methyl-N-methylkathinon, 3-methyl-N-methylkathinon a 3,4-dimethyl-N-methylkathinon pomocí kapilární elektroforézy. Jako základní elektrolyt byl použit fosforečnanový pufr o koncentraci 50mmol/l o daném pH s chirálním selektorem, kterým byl karboxymethylovaný β-cyklodextrin (CM-β-CD). Za optimálních podmínek byly kathinony analyzovány za použití základních elektrolytů s koncentrací CM-β-CD 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 10; 12; 14; 17 a 20 mmol/l. Analýzou naměřených dat byly vypočteny podmíněné konstanty stability všech vybraných kathinonů s CM-β-CD.  

Trögerova báze (TB) byla poprvé objevena v roce 1887 Juliusem Trögerem jako produkt reakce p‑toluidinu s formaldehydem v kyselém prostředí.  V roce 2010 byl identifikován její isomer, který ve své unikátní struktuře obsahuje sp³ uhlík, tento isomer byl následně pojmenován spiro‑Trögerova báze (spiroTB). Vznik spiroTB však nebyl doposud plně objasněn. Identifikace a studium reaktivity produktů a meziproduktů vedoucí k formování TB a spiroTB by mohla přispět k objasnění mechanismu vzniku spiroTB. Tato práce se zabývá identifikací a charakterizací produktů reakce naftyl-2-aminu s vodným roztokem methanalu v neutrálním prostředí a studiem reakcí těchto produktů za podmínek vzniku TB a spiroTB.  

Vývoj barevné chirální molekulové pinzety pro forenzní analýzu enantiomerních směsí Vendula Kotrčová Vedoucí:  Dolenský Bohumil doc. Ing. Ph.D. Chirální molekulové pinzety odvozené od bis-Trögerovy báze (TB) mohou nalézt využití jako receptory chirálních sloučenin. Cílem této práce je připravit chirální molekulovou pinzetu, která bude modifikována solvatochromním substitutem. Tento substituent by způsoboval barevnou změnu při interakci receptoru s enantiomery chirálně čistých látek. Připravená výchozí molekulární pinzeta s kumarinovou substitucí byla plně charakterizována pomocí metody nukleární magnetické resonance (NMR). Pro přiřazení ¹H a ¹³C signálů NMR byla využita 1D (¹H a ¹³C {¹H} NMR) a 2D korelační (¹H-¹H COSY, ¹H-¹H Long Range COSY, ¹H-¹H NOESY, ¹H-¹³C HSQC a ¹H-¹³C HMBC) spektra.  

Laserová ablace ve spojení s hmotnostní spektrometrií s indukčně vázaným plazmatem je univerzální metoda pro analýzu pevných vzorků na mikroskopické úrovni. Referenční materiály používané pro kalibraci této metody tak musí být vysoce homogenní, což se v praxi ukazuje jako úskalí. Ukazuje se, že směrodatná odchylka jako klasický statistický parametr není nejlepším nástrojem pro hodnocení homogenity. Tato práce se tak zaměřuje na testování nového přístupu hodnocení homogenity referenčních materiálů na mikroskopické úrovni pomocí obrazové analýzy založené na koincidenční matici stupňů šedi (GLCM; Gray Level Co-Occurrence Matrix). V práci byly použity čtyři certifikované referenční materiály, z nichž jeden referenční materiál bylo sklo, které je považováno za homogenní a sloužilo tak jako kontrolní vzorek. Z ostatních referenčních materiálů (sušené mléko, tkáně mušle a jehličí) byly vytvořeny tablety, vybraná část povrchu byla ablatována a dále analyzována. Homogenita distribuce prvků v jednotlivých referenčních materiálech byla porovnána na základě parametrů získaných z příslušné GLCM matice.

Předkládaná práce se věnuje spektrální studii solvatochromního chování derivátů stilbazolu v roztoku. V rámci této práce byly připraveny látky (E)-4-(4-acetoxystyryl)-1-hexylpyridin-1-ium jodid (není solvatochromní) a (E)-4-(2-(1-hexylpyridin-1-ium-4-yl)vinyl)fenolát (je solvatochromní, push-pull systém). Připravené látky byly izolovány a přečištěny pomocí sloupcové chromatografie. U čistých látek bylo provedeno úplné přiřazení jejich signálů NMR. K přiřazení byla využita 1D (¹H a ¹³C{¹H} NMR) a 2D korelační (¹H‑¹H COSY, ¹H‑¹H LR COSY, ¹H‑¹H NOESY, ¹H‑¹³C HSQC a ¹H‑¹³C HMBC) spektra NMR. U čistých a charakterizovaných látek byla naměřena UV-Vis a fluorescenční spektra v rozpouštědlech, která se liší svou dielektrickou konstantou. Deriváty stilbazolu budou v dalším kroku využity pro kovalentní modifikaci povrchu UV-Vis kyvet, které by tak měly být využitelné pro měření UV-Vis spekter nebarevných látek.

Kovy vzácných zemin jsou skupinou prvků, kterou tvoří prvky Sc, Y a lanthanoidy (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb a Lu). Obsah těchto prvků bývá v rudách velmi malý, proto je jejich těžba obtížná a méně častá. Jejich největší naleziště se nalézá v současné době v Číně (konkrétně důl Bayan Obo).  Jedním z potenciálních zdrojů kovů vzácných zemin jsou hlubokomořské polymetalické (manganové) konkrece, které můžeme nalézt např. v oblasti Clarion-Clipperton v Tichém oceánu. Studiem těchto konkrecí se na VŠCHT zabývá Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství. Jednou z metod analýzy prvků v těchto konkrecích je hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem, která umožní stanovit stopové koncentrace prvků. Analýza lanthanoidů je však zatížena spektrálními interferencemi zejména oxidových iontů barya a dalších prvků. Cílem této práce je studium velikosti těchto interferencí.   

Plastifikátory jsou komerčně prodávané příměsi, které se využívají při přípravě betonových stavebních hmot. Molekuly plastifikátoru (nejčastěji přírodní i syntetické polymery) se vážou do cementové matrice a mění tak mechanické a fyzikálně-chemické vlastnosti materiálu. Ve studii je zkoumán plastifikátor ISOLA od výrobce CEMEX Czech Republic, s.r.o., který by mohl být využit při stavbě hlubinných uložišť vyhořelého jaderného paliva. Kvůli přísným bezpečnostním kritériím je třeba, aby materiál, který je při stavbě takovýchto objektů používán, odolal i krajním podmínkám. Ve studii jsou proto zkoumány vzorky, které byly dlouhodobě vystaveny zvýšené teplotě, zvýšenému pH nebo radiaci. Analýza plynu nad kapalným vzorkem je prováděna metodou plynové chromatografie s hmotnostní spektrometrií. Dávkování je prováděno metodou head-space. Analyty identifikované ze stresovaných vzorků jsou porovnány s originálním plastifikátorem. Cílem studie je zjistit, zdali je míra degradace dostatečně nízká na to, aby mohl být plastifikátor ISOLA použit při stavbě hlubinných uložišť.