Laboratórium zlúčenín vanádu


prof. RNDr. Peter Schwendt, DrSc.

doc. RNDr. Jozef Tatiersky, PhD.

RNDr. Jana Chrappová, PhD.

RNDr. Erik Rakovský, PhD.

RNDr. Lukáš Krivosudský, PhD.

Mgr. Gabriela Stehlíková

Externá spolupráca

doc. RNDr. Róbert Gyepes, PhD.
Katedra chémie,
Pedagogická fakulta,
Univerzita J. Selyeho v Komárne

 

Zameranie

Výskumná skupina sa dlhodobo systematicky zaoberá chémiou zlúčenín vanádu. Hlavným zameraním pracovníkov je syntéza nových polyoxidometalátov (izopoly- a heteropolyvanadičnany, dekavanadičnany), oxido- a peroxidokomplexov vanádu a štruktúrna charakterizácia pripravených látok. Dôraz je kladený na prípravu kryštalických vzoriek látok, čo umožňuje ich RTG štruktúrnu analýzu a určenie molekulovej štruktúry. Okrem toho sú látky charakterizované všetkými dostupnými metódami ako je infračervená a Ramanova spektroskopia, 51V (1H) NMR spektroskopia, polarimetria, UV-vis spektroskopia, elektrónový a vibračný cirkulárny dichroizmus, sú študované termické rozklady pripravených látok a ďalšie vlastnosti. Zvláštna pozornosť je venovaná štúdiu chirality pripravených látok. Katedra anorganickej chémie je jediné pracovisko na Slovensku, ktoré sa venuje vibračnému cirkulárnemu dichroizmu (VCD spektroskopia); má prepracované metódy skúmania štruktúry a reaktivity látok pomocou 51V NMR spektroskopie a pri interpretácii spektrálnych vlastností látok sa opiera o simulácie spektier získaných pomocou kvantovo-chemických výpočtov.

Odkazy na najnovšie prehľadné články z oblasti chémie vanádu:

Coordination Chemistry Reviews

Journal of inorganic Biochemistry

 

Peroxidokomplexy vanádu priťahujú pozornosť najmä vďaka ich potenciálnym a v mnohých prípadoch aj dokázaným biologickým účinkom. Ide predovšetkým o inzulínmimetické a protirakovinotvorné účinky a tiež slúžia ako modelové zlúčeniny pre štúdium haloperoxidáz obsahujúcich vanád. Zatiaľ čo tieto vlastnosti sa prejavujú pri fyziologických podmienkach (nízka koncentrácia vanádu, 1% vodný roztok NaCl), nevodné prostredia sú významné pre rozvoj metód vanádom katalyzovaných oxidačných reakcií. Asymetrické oxidácie prochirálnych sulfidov a alkénov s využitím pri syntéze liečiv a oxidácie alkánov v prítomnosti katalyzátora na báze vanádu a peroxidu vodíka sú najvýznamnejšie reakcie, v ktorých sa predpokladá aktívna účasť peroxidokomplexov vanádu ako terminálnych oxidačných činidiel. Ako biologické tak aj katalytické systémy často vyžadujú prítomnosť chirálnych peroxidokomplexov vanádu. Najmä katalytické systémy v nevodných prostrediach poukázali na existenciu rôznych intermediátov, ktorých zloženie je doposiaľ neznáme.

Obr. 1: Niektoré štruktúrne zaujímavé peroxidokomplexy vanádu(V) pripravené na Katedre anorganickej chémie: [V2O2(O2)3F3]3- [1], [V2O2(O2)4(IO3)]3- [2], [{VO(O2)2(Im)}2{µ-Cu(Im)4}] [3], [V3O3(O2)6]3- [4].

 

Polyoxidometaláty sú zlúčeniny zložené z atómov prechodných kovov (najmä V, W, Mo) a atómov kyslíka a priťahujú obrovský záujem výskumu vzhľadom na ich pestrú štrukturálnu rozmanitosť, čo vedie k širokej škále aplikácií v oblastiach ako katalýza, magnetizmus, medicína, elektrochémia, luminiscencia a materiálové vedy. Na Katedre anorganickej chémie sa študujú predovšetkým dekavanadičnany, ale aj iné izopoly- a heteropolyvanadičnany (Obr. 2). Výskum je zameraný na prípravu dekavanadičnanov s komplexnými katiónmi a dekavanadičnanov koordinovaných na atómy prechodných kovov, napr. [{Cu(2-amp)2(H2O)}2H2V10O28] [5]. Okrem toho je pozornosť upriamená na syntézu nových heteropolyoxidozlúčenín vanádu. Študujú sa možnosti prípravy vanadičnanov s atómami lantanoidov a ich následné využitie v katalýze, napríklad [Dy2V12O32(H2O)8{Cl}]+ [6], a vyvíjajú sa syntetické postupy na prípravu fluórovaných vanadičnanov a vanado-molybdénanov s potenciálnym využitím v katalýze a materiálovej chémii, napr. [V12O30F4(H2O)2]4− [7].

Obr. 2: Molekulové štruktúry pripravených komplexov.

 

[1] J. Chrappová, P. Schwendt, M. Sivák, M. Repiský, V.G. Malkin, J. Marek, Dalton Trans. (2009) 465.

[2] M. Šimuneková, P. Schwendt, J. Chrappová, Ľ. Smrčok, R. Černý, W. van Beek,
      Cent. Eur. J. Chem. 11 (2013) 1352.

[3] R. Bystrický, P. Antal, J. Tatiersky, P. Schwendt, R. Gyepes, Z. Žák, Inorg. Chem. 53 (2014) 5037.

[4] L. Krivosudský, P. Schwendt, R. Gyepes, Inorg. Chem. 54 (2015) 6306.

[5] L. Bartošová, Z. Padělková, E. Rakovský, P. Schwendt, Inorg. Chem. Commun. 31 (2012) 565.

[6] M. Šimuneková, D. Prodius, V. Mereacre, P. Schwendt, C. Turta, M. Bettinelli, A. Speghini, Y. Lan,
      C.E. Anson, A.K. Powell, RSC Advances 3 (2013) 6299.

[7] L. Krivosudský, P. Schwendt, R. Gyepes, J. Filo, Inorg. Chem. Commun. 49 (2014) 48.