Zakład Fizykochemii Kompleksów Supramolekularnych

Kierownik Zakładu: prof. dr hab. Włodzimierz Kutner
tel. + 48 (22) 343-3217
e-mail: wkutner@ichf.edu.pl
Pok. 234

Tematyka badań:

        Tematyka badawcza Zakładu Fizykochemii Kompleksów Supramolekularnych koncentruje się na zagadnieniach współzależności struktury i selektywności tworzenia kompleksów w rozmaitych układach heteromolekularnych, w których jeden ze składników (gospodarz) wykazuje zdolność wybiórczego, odwracalnego wiązania molekularnych składników (gość), co z kolei może być wykorzystane w procesach dynamicznego rozdzielania (chromatografia, elektroforeza) oraz detekcji (sensory, elektrody selektywne i t.p.). Zakład dysponuje laboratoriami wyspecjalizowanymi w zakresie wyżej wspomnianych dziedzin fizykochemii: analizy strukturalnej metodami dyfraktometrycznymi, chromatografii cieczowej i gazowej, elektroforezy, elektrochemii sensorów i biosensorów, elektrod modyfikowanych chemicznie, a także laboratoriami z zakresu termodynamiki i termochemii.
        Badania ukierunkowane są na problematykę rozpoznania molekularnego, co jest podstawą projektowania efektywnie działających układów zdolnych do rozdzielania mieszanin, aktywowania wybranych kierunków przemian chemicznych oraz molekularnego transportu. Badane są zarówno układy o strukturze szkieletowej, zawierającej wewnętrzne luki o rozmiarach molekularnych (organiczne zeolity, cyklodekstryny, kaliksareny i ich pochodne) jak i układy powstające w wyniku samoorganizacji (hydraty, w tym zwłaszcza hydraty hydrofobowe, z dominującym wkładem oddziaływań niewalencyjnych).
        Opracowywane metody rozdzielania mieszanin, oparte o wspomniane wyżej procesy rozpoznania molekularnego w kompleksach inkluzyjnych, są ważną specjalnością Zakładu. Rozdzielanie enancjomerów to dziedzina, w którą zaangażowana jest znaczna część aktualnej tematyki badań, przy czym charakterystyczna jest możliwość rozdzielania, w drodze inkluzji, związków optycznie czynnych nie posiadających grup funkcyjnych, a więc szczególnie trudnych do rozdzieleń. Analiza składu enancjomerycznego leków, ich metabolitów, naturalnych substancji smakowo-zapachowych lub ich syntetycznych odpowiedników, to przykładowe zastosowania opracowywanych metod analitycznych.
        W procesach inkluzji molekularnej czynniki strukturalne odgrywają decydującą rolę, zatem większość badanych procesów musi być oparta o dogłębną znajomość struktury każdego ze składników i tworzonych kompleksów. Laboratorium dyfraktometryczne Zakładu jest jednostką wysoce wyspecjalizowaną w badaniach kompleksów supramolekularnych, dla których charakterystyczna jest wrażliwość na zmiany otoczenia, przez co większość badań wykonywana musi być in situ, w roztworach macierzystych. Przykładami są organiczne zeolity i hydrofobowe hydraty (vide: ilustracje).
        Badania efektów energetycznych w kompleksowaniu na poziomie supramolekularnym są specjalnością zespołów termochemicznych. Poza wielkościami równowagowymi charakteryzującymi procesy sorpcji-desorpcji (entalpia, entropia), specjalnością zespołu jest termokinetyka tych procesów. Co szczególnie istotne, informacje kinetyczne wyznaczane są w trakcie standardowych pomiarów kalorymetrycznych - dodatkowa obróbka efektów cieplnych mierzonych w czasie doświadczenia w oparciu o oryginalne procedury opracowane w zespole, pozwala na określenie parametrów kinetycznych procesu.
        Rozwijane będzie nowe podejście do architektury molekularnej w dwuwymiarowych warstwach Langmuira i Langmuira-Blodgett: dwupunktowe "montowanie" warstw pochodnych metaloporfiryn za pomocą równoczesnego kompleksowania jonu metalu centralnego przez ligandy dwukleszczowe i kationów sodu przez peryferyjny eterokoronowy podstawnik makrocyklu porfiryny.
        Zakład funkcjonuje w oparciu o szeroko zakrojoną współpracę międzynarodową, uczestniczy w pracach Centrum Doskonałości TALES (jest w nim koordynatorem i głównym realizatorem) oraz Centrum Doskonałości SURPHARE (jako wykonawca), ma znakomicie rozwiniętą współpracę z zespołami badawczymi w Rosji, na Ukrainie, w Anglii, we Włoszech, we Francji i w Hiszpanii (w ramach wieloletnich programów wspólnych badań) oraz z wieloma laboratoriami na świecie w oparciu o mniej regularne, jakkolwiek bardzo efektywne, porozumienia o współpracy (w tym: Japonia, Taiwan, Niemcy, Stany Zjednoczone).

 



Laboratoria Specjalistyczne:

Wybrane artykuły:
  1. Zielenkiewicz W., Poznański J., Zielenkiewicz A. - Partial molar volumes of aqueous solutions of some halo and amino derivatives of uracil. J. Solution Chem. 29, 757-769, 2000.
  2. Suwińska K., Golankiewicz B., Zielenkiewicz W. - Water molecules in the crystal structure of tricyclic acyclovir. Acta Cryst. C57, 767-769, 2001.
  3. Samsonenko D.G., Lipkowski J., Gerasko O.A., Virovets A.V., Sokolov M.N., Fedin V.P., Platas J.G., Hernandez-Molina R., Mederos A. - Cucurbituril as a new macrocyclic ligand for complexation of lanthanide cations in aqueous solutions. Eur. J. Inorg. Chem., 2380-2388, 2002.
  4. Lin C.Z.J., Chui S.S.Y., Lo S.M.F., Shek F.L.Y., Wu M.M., Suwinska K., Lipkowski J., Williams I.D. - Physical stability vs. chemical lability in microporous metal coordination polymers: a comparison of [Cu(OH)(INA)](n) and [Cu(INA)(2)](n): INA=1,4-(NC5H4CO2). Chem. Commun., 1642-1643, 2002.
  5. Turner B., Shterenberg A., Kapon M., Botoshansky M.,Suwińska K., Eichen Y. - Self-assembled calix[6]pyrrole capsules: solid-state encapsulation of different guests in preorganized calix[6]pyrrole capsules. Chem. Commun., 726-727, 2002.
  6. Asztemborska M., Sybilska D., Nowakowski R., Perez G.- Chiral recognition ability of a-cyclodextrin with regard to some monoterpenoids under gas-liquid chromatographic conditions. J. Chromatogr. A, 1010, 233-242, 2003.
  7. Taraszewska J., Migut K., Koźbiał M. - Complexation of flutamide by native and modified cyclodextrins. J. Phys. Org. Chem. 16, 121-126, 2003.
  8. Gregorowicz J. - Solubility of tetracosane in supercritical ethane and ethylene. J. of Supercritical Fluids 27, 13-23, 2003.
  9. Lewiński J., Marciniak W., Lipkowski J., Justyniak I. - New Insights into the reaction of zinc alkyls with dioxygen. J. Am. Chem Soc. 125, 12698-12699, 2003.
  10. Sherigara B.S., Kutner W., D'Souza F. - Electrocatalytic properties and sensor applications of fullerenes and carbon nanotubes. Electroanalysis 15, 753-772, 2003.
  11. Grolier J.-P.E., Dan F., Boyer S.A.E., Orlowska M., Randzio S.L. - The use of scanning transitiometry to investigate thermodynamic properties of polymeric systems over extended T and p ranges. Int. J. Thermophys. 25, 297-319, 2004.
  12. Poznański J., Wszelaka-Rylik M., Zielenkiewicz W. - Concentration dependencies of NaCl salting of lysozyme by calorimetric methods. Thermochim. Acta 409, 25-32, 2004.
  13. Godsi O., Turner B., Suwińska K., Peskin U., Eichen Y. - Enol-enamine tautomerism in crystals of 1,3-bis(pyridin-2-yl) propan-2-one: a combined crystallographic and quantum-chemical investigation of the effect of packing on tautomerization processes. J.Am.Chem.Soc. 126, 13519-13525, 2004.
  14. Grigoriew H., Luboradzki R., Cunis S. - In situ studies of monosaccharide gelation using the small-angle X-ray scattering time-resolved method. Langmuir 20, 7374-7377, 2004.
  15. Marinescu G. , Visinescu D. , Cucos A. , Andruh M. , Journaux Y., Kravtsov V. , Simonov Yu., Lipkowski J. - Oxalato-Bridged [CuIICrIII] and [MnIICrIII] Binuclear Complexes Synthesis, Crystal Structures, Magnetic and EPR Investigations. Eur. J. Inorg. Chem. 2914-2922, 2004.

Samodzielni pracownicy naukowi: